DE102020212970A1 - Method for calibrating an optical sensor - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung eines Sensors (41) zum Messen einer absoluten Position und Lage eines Lichtstrahls (30) in einem Referenzkoordinatensystem (38) eines Messgerätes (40) mit folgenden Verfahrensschritten:- Bestimmung eines Hilfskoordinatensystems (39) eines Kalibriernormals (60),- Bestimmung der Lage des Tastpunktes (34) des Kalibriernormals (60) in dem Hilfskoordinatensystem (39),- Fixierung des Kalibriernormals (60) im Messgerät(40),- Bestimmung der Lage des Hilfskoordinatensystems (39) des Kalibriernormals (60) im Referenzkoordinatensystem (38) des Messgerätes (40),- Positionierung eines Sensors (41) in Bezug zu dem Tastpunkt (34) des Kalibriernormals (60),- Bestimmung des Ortes und der Lage des Messortes (44) des Sensors (41) im Referenzkoordinatensystem (38) mit Hilfe des Tastpunktes (34).The invention relates to a method for calibrating a sensor (41) for measuring an absolute position and location of a light beam (30) in a reference coordinate system (38) of a measuring device (40) with the following method steps: Determination of an auxiliary coordinate system (39) of a calibration standard (60 ), - Determination of the position of the touch point (34) of the calibration standard (60) in the auxiliary coordinate system (39), - Fixation of the calibration standard (60) in the measuring device (40), - Determination of the position of the auxiliary coordinate system (39) of the calibration standard (60) in the reference coordinate system (38) of the measuring device (40), - positioning of a sensor (41) in relation to the touch point (34) of the calibration standard (60), - determination of the location and the position of the measuring location (44) of the sensor (41) in Reference coordinate system (38) using the touch point (34).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung eines optischen Sensors insbesondere zur Messung von Interferometer-Strahlen im Raum, insbesondere in einer Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie.The invention relates to a method for calibrating an optical sensor, in particular for measuring interferometer beams in space, in particular in a projection exposure system for semiconductor lithography.

Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleitertechnik haben extrem hohe Anforderungen an die Abbildungsgenauigkeit, um die gewünschten mikroskopisch kleinen Strukturen möglichst fehlerfrei herstellen zu können. Die zur Abbildung verwendeten optischen Komponenten für die oben beschriebenen Anlagen müssen mit höchster Präzision positioniert werden, um eine ausreichende Abbildungsqualität gewährleisten zu können. Das Funktionsprinzip der genannten Anlagen beruht dabei darauf, mittels einer in der Regel verkleinernden Abbildung von Strukturen auf einer Maske, einem sogenannten Reticle, auf einem mit photosensitivem Material versehenen zu strukturierenden Element feinste Strukturen bis in den Nanometerbereich zu erzeugen. Die minimalen Abmessungen der erzeugten Strukturen hängen dabei direkt von der Wellenlänge des verwendeten Lichtes ab. In jüngerer Zeit werden vermehrt Lichtquellen mit einer Emissionswellenlänge im Bereich weniger Nanometer, beispielsweise zwischen 1 nm und 30 nm, insbesondere im Bereich von 13,5 nm verwendet. Der beschriebene Wellenlängenbereich wird auch als EUV-Bereich bezeichnet. Der Schritt zum EUV-Bereich bedeutet den Verzicht auf brechende Medien, die bei dieser Wellenlänge nicht mehr sinnvoll einsetzbar sind, und den Übergang zu reinen Spiegelsystemen. Dadurch haben sich auch der prinzipielle Aufbau der optischen Elemente und deren Anordnung in der Abbildungsoptik geändert, wodurch sich der Aufbau einer festen Referenz, dem sogenannten Sensorrahmen, erschwert hat.Projection exposure systems for semiconductor technology have extremely high demands on the imaging accuracy in order to be able to produce the desired microscopic structures as error-free as possible. The optical components used for imaging for the systems described above must be positioned with the greatest precision in order to be able to guarantee sufficient imaging quality. The functional principle of the above-mentioned systems is based on generating extremely fine structures down to the nanometer range on an element to be structured, which is provided with photosensitive material, by means of a generally scaling-down image of structures on a mask, a so-called reticle. The minimum dimensions of the structures produced depend directly on the wavelength of the light used. Recently, light sources with an emission wavelength in the range of a few nanometers, for example between 1 nm and 30 nm, in particular in the range of 13.5 nm, have been used more and more. The wavelength range described is also referred to as the EUV range. The move to the EUV range means doing without refractive media, which can no longer be used sensibly at this wavelength, and moving to pure mirror systems. As a result, the basic structure of the optical elements and their arrangement in the imaging optics have also changed, making it more difficult to set up a fixed reference, the so-called sensor frame.

Eine Lösung dieses Problems ist die Verwendung von Interferometern als Sensoren für die Positionierung der optischen Elemente. Interferometer haben den Vorteil, dass die Entfernung zwischen dem Messkopf und dem für das Interferometer erforderlichen Referenzspiegel sehr groß sein kann, so dass der Sensorrahmen weiterhin relativ kompakt und einfach gestaltet werden kann. Der üblicherweise als Laserstrahl ausgebildete Messstrahl des Interferometers muss dabei zum Referenzspiegel so ausgerichtet werden, dass der reflektierte Strahl innerhalb des Messbereichs des Sensors weitgehend unabhängig von der Position der beiden Teile zueinander in den Messkopf zurück reflektiert wird. Dies kann bei Systemen, wie beispielsweise bei Projektionsbelichtungsanlagen, zu sehr komplexen Montage- und Justageverfahren führen, da beim Aufbau des Sensorrahmens mit den Messköpfen des Interferometers die optischen Elemente und damit die Referenzspiegel noch nicht montiert sind beziehungsweise im montierten Zustand die Messköpfe nicht zugänglich sind. Zur Justage der Messstrahlen ist ein Messgerät zur Ermittlung der absoluten Position und Lage der Messstrahlen im Raum notwendig. Eine wesentliche Herausforderung dabei ist es, eine optimale Messgenauigkeit des Messgerätes und der darin verwendeten Sensoren, wie beispielsweise Kameras, zu erreichen. Mit anderen Worten ist eine möglichst genaue Kalibrierung der zur Anwendung kommenden Sensoren wünschenswert.One solution to this problem is to use interferometers as sensors for positioning the optical elements. Interferometers have the advantage that the distance between the measuring head and the reference mirror required for the interferometer can be very large, so that the sensor frame can still be designed to be relatively compact and simple. The measuring beam of the interferometer, which is usually designed as a laser beam, must be aligned with the reference mirror in such a way that the reflected beam is reflected back into the measuring head within the measuring range of the sensor, largely independently of the position of the two parts to one another. In systems such as projection exposure systems, for example, this can lead to very complex assembly and adjustment processes, since the optical elements and thus the reference mirrors are not yet mounted when the sensor frame is set up with the measuring heads of the interferometer, or the measuring heads are not accessible in the assembled state. To adjust the measuring beams, a measuring device is required to determine the absolute position and location of the measuring beams in space. A major challenge here is to achieve optimal measurement accuracy of the measuring device and the sensors used in it, such as cameras. In other words, the most accurate possible calibration of the sensors used is desirable.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, welche das oben beschriebene Problem einer möglichst exakten Kalibrierung eines Sensors für die Lokalisierung des Verlaufs von Laserstrahlen im Raum löst.The object of the present invention is to provide a method which solves the above-described problem of calibrating a sensor as precisely as possible for localizing the course of laser beams in space.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.This object is achieved by a method with the features of the independent claim. The subclaims relate to advantageous developments and variants of the invention.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Kalibrierung eines Sensors zum Messen einer absoluten Position und Lage eines Lichtstrahls in einem Referenzkoordinatensystem eines Messgerätes umfasst folgende Verfahrensschritte:

  • - Bestimmung eines Hilfskoordinatensystems eines einen optischen Taster umfassenden Kalibriernormals.
  • - Bestimmung der Lage des Tastpunktes des optischen Tasters in dem Hilfskoordinatensystem des Kalibriernormals.
  • - Fixierung des Kalibriernormals in einem Messgerät.
  • - Bestimmung der Lage des Hilfskoordinatensystems des Kalibriernormals im Referenzkoordinatensystem des Messgerätes.
  • - Positionierung eines Sensors in Bezug zu dem Tastpunkt des optischen Tasters.
  • - Bestimmung des Ortes und der Lage des Messortes des Sensors im Referenzkoordinatensystem mit Hilfe des Tastpunktes.
A method according to the invention for calibrating a sensor for measuring an absolute position and location of a light beam in a reference coordinate system of a measuring device comprises the following method steps:
  • - Determination of an auxiliary coordinate system of a calibration standard comprising an optical probe.
  • - Determination of the position of the touch point of the optical probe in the auxiliary coordinate system of the calibration standard.
  • - Fixation of the calibration standard in a measuring device.
  • - Determination of the position of the auxiliary coordinate system of the calibration standard in the reference coordinate system of the measuring device.
  • - Positioning of a sensor in relation to the touch point of the optical button.
  • - Determination of the location and the position of the measuring location of the sensor in the reference coordinate system with the help of the touch point.

Der Tastpunkt ist ein üblicherweise durch einen Laser erzeugter und durch ein optisches Element, wie beispielsweise eine Kugellinse, fokussierter Lichtpunkt, der somit auch dem Fokuspunkt des optischen Tasters entspricht. Die relative Lage des Tastpunktes zum Kugelmittelpunkt des optischen Tasters ist dabei über den Abstand z der Fokusebene zum Kugelmittelpunkt der Kugellinse entlang der Mittelachse des optischen Tasters und über den Verbindungsvektor b zwischen dem Schnittpunkt der Mittelachse mit der Fokusebene und dem Fokuspunkt auf der Fokusebene definiert. Die Mittelachse ist die Achse, die durch die Anbindung des optischen Tasters und den Kugelmittelpunkt der Kugellinse verläuft.The touch point is a point of light usually generated by a laser and focused by an optical element such as a spherical lens, which thus also corresponds to the focal point of the optical button. The relative position of the touch point to the ball center of the optical probe is defined by the distance z of the focal plane to the ball center of the spherical lens along the central axis of the optical probe and via the connection vector b between the intersection of the central axis with the focal plane and the focal point on the focal plane. The central axis is the Axis that runs through the connection of the optical probe and the center of the sphere of the spherical lens.

Im Laufe der Kalibrierung des Sensors wird der Tastpunkt dazu verwendet, den Ort und die Lage des Messortes des Sensors in Bezug auf das Referenzkoordinatensystem, also üblicherweise des Koordinatensystems eines Koordinatenmessgeräts, zu bestimmen.In the course of the calibration of the sensor, the touch point is used to determine the location and the position of the measuring location of the sensor in relation to the reference coordinate system, that is to say usually the coordinate system of a coordinate measuring machine.

Daneben kann das Kalibriernormal eine Tastkugel umfassen. Die Tastkugel, also eine Kugel, die mechanisch angetastet werden kann und deren Kugeldurchmesser genau bekannt ist, kann entweder identisch zu dem optischen Element des optischen Tasters, wie beispielsweise einer Kugellinse sein, oder als eine zusätzliche Kugel ausgebildet sein. Ist die Tastkugel eine zusätzlich ausgebildete Tastkugel, muss der Abstand vom Mittelpunkt der Tastkugel zum Tastpunkt bekannt sein.In addition, the calibration standard can include a probe ball. The probe ball, ie a ball that can be mechanically touched and whose ball diameter is precisely known, can either be identical to the optical element of the optical probe, such as a ball lens, or be designed as an additional ball. If the probe ball is an additionally designed probe ball, the distance from the center point of the probe ball to the probe point must be known.

Weiterhin kann das Kalibriernormal mindestens drei Referenzpunkte umfassen. Die Referenzpunkte können beispielweise als Mittelpunkte von Tastkugeln ausgebildet sein, wobei wiederum eine der mindestens drei Tastkugeln auch das als Kugellinse ausgebildete optische Element des Kalibriernormals sein kann. Sind die Tastkugeln nicht in einer Linie angeordnet, kann durch das Antasten der drei Tastkugeln ein Koordinatensystem definiert werden, in dem der Tastpunkt des optischen Tasters bestimmt werden kann. Zweckmäßigerweise wird durch die Lage der Tastkugeln ein kartesisches Koordinatensystem aufgespannt.Furthermore, the calibration standard can include at least three reference points. The reference points can be designed, for example, as the center points of probe balls, in turn one of the at least three probe balls can also be the optical element of the calibration standard, which is embodied as a ball lens. If the stylus spheres are not arranged in a line, a coordinate system can be defined by touching the three stylus spheres, in which the touch point of the optical stylus can be determined. A Cartesian coordinate system is expediently spanned by the position of the probe balls.

Die Tastkugeln des Kalibriernormals erfüllen dabei im Wesentlichen zwei Funktionen. Zum einen können sie bei der Herstellung des Kalibriernormals dazu verwendet werden, die Lage des Tastpunktes im Hilfskoordinatensystem des Kalibriernormals zu bestimmen. Dazu wird das Kalibriernormal selbst in einem Koordinatenmessgerät als Taster verwendet. Dabei kann das Hilfskoordinatensystem des Kalibriernormals mit einer kalibrierten Referenzkugel des Messgerätes bestimmt werden. Das Messgerät kann beispielsweise ein Koordinatenmessgerät sein. In dem Koordinatenmessgerät wird die kalibrierte Referenzkugel montiert, deren Durchmesser sehr genau bekannt ist und deren exakte Position im Referenzkoordinatensystem bestimmt wurde. Der optische Taster wird dann an einen beweglichen Arm des Koordinatenmessgerätes montiert und die Position der mindestens drei Tastkugeln mit Hilfe der Referenzkugel bestimmt. Anhand der auf diese Weise ermittelten mindestens drei Punkte kann nun ein Hilfskoordinatensystem aufgespannt werden, welches dem Koordinatensystem des Kalibriernormals, also dem Hilfskoordinatensystem, entspricht. Ist das Hilfskoordinatensystem bestimmt, kann nun auf Grund des bekannten Abstandes des Tastpunktes des optischen Tasters in Bezug zum Mittelpunkt der Kugellinse und der bekannten Position des Mittelpunktes der Kugellinse im Hilfskoordinatensystem auch die Lage des Tastpunktes im Hilfskoordinatensystem bestimmt werden.The probe balls of the calibration standard essentially fulfill two functions. On the one hand, they can be used in the manufacture of the calibration standard to determine the position of the touch point in the auxiliary coordinate system of the calibration standard. For this purpose, the calibration standard itself is used as a probe in a coordinate measuring machine. The auxiliary coordinate system of the calibration standard can be determined with a calibrated reference sphere of the measuring device. The measuring device can be, for example, a coordinate measuring device. The calibrated reference sphere, whose diameter is known very precisely and whose exact position has been determined in the reference coordinate system, is mounted in the coordinate measuring machine. The optical probe is then mounted on a movable arm of the coordinate measuring machine and the position of the at least three probe balls is determined with the aid of the reference ball. On the basis of the at least three points determined in this way, an auxiliary coordinate system can now be set up which corresponds to the coordinate system of the calibration standard, that is to say the auxiliary coordinate system. Once the auxiliary coordinate system has been determined, the position of the tactile point in the auxiliary coordinate system can now be determined on the basis of the known distance between the touch point of the optical probe in relation to the center point of the spherical lens and the known position of the center point of the spherical lens in the auxiliary coordinate system.

Das Kalibriernormal kann nun von dem beweglichen Arm des Koordinatenmessgerätes demontiert und an einer geeigneten Stelle im Messgerät fixiert werden. Danach können die Tastkugeln des Kalibriernormals dazu verwendet werden, die Lage des Hilfskoordinatensystems des Kalibriernormals im Referenzkoordinatensystem des Koordinatenmessgerätes anzutasten und damit die Lage des Tastpunktes im Referenzkoordinatensystem zu bestimmen. Dabei kann die Lage des Hilfskoordinatensystems des Kalibriernormals im Referenzkoordinatensystem durch Antasten der Tastkugeln des Kalibriernormals bestimmt werden. Dazu werden mit einem taktilen Tastkopf, der am beweglichen Arm des Koordinatenmessgerätes angeordnet ist, die Lage der Mittelpunkte der drei Tastkugeln und damit die Lage des Hilfskoordinatensystems im Referenzkoordinatensystem bestimmt. Damit ist automatisch auch die Lage des Tastpunktes im Referenzkoordinatensystem bekannt.The calibration standard can now be dismantled from the movable arm of the coordinate measuring machine and fixed at a suitable point in the measuring machine. Then the probe balls of the calibration standard can be used to touch the position of the auxiliary coordinate system of the calibration standard in the reference coordinate system of the coordinate measuring machine and thus to determine the position of the touch point in the reference coordinate system. The position of the auxiliary coordinate system of the calibration standard in the reference coordinate system can be determined by touching the probe balls of the calibration standard. For this purpose, the position of the center points of the three probe balls and thus the position of the auxiliary coordinate system in the reference coordinate system are determined with a tactile probe head, which is arranged on the movable arm of the coordinate measuring machine. This means that the position of the touch point in the reference coordinate system is also automatically known.

Alternativ kann das Kalibriernormal als lediglich taktil antastbarer Körper hergestellt werden, der ebenfalls einen optischen Tastpunkt erzeugt. Dabei muss sich das Kalibriernormal im Unterschied zur der vorne beschriebenen Variante nicht zwingend selbst als Taster eignen. Die Lage des Tastpunktes kann in dieser Ausführungsform der Erfindung mittels eines Multisensormessgerätes ermittelt werden. Unter einem Multisensormessgerät wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Gerät verstanden, mittels welchem sowohl optisch als auch taktil gemessen werden kann. Dabei nutzen ein optischer und ein taktiler Sensor dasselbe Koordinatensystem und sind relativ dazu eingemessen. Auch ein derartig ausgebildetes Kalibriernormal kann wie oben beschrieben im Koordinatenmessgerät fixiert und angetastet werden, so dass die Lage des Tastpunktes im Referenzkoordinatensystem bekannt ist.Alternatively, the calibration standard can be produced as a body that can only be touched by touch, which also generates an optical touch point. In contrast to the variant described above, the calibration standard does not necessarily have to be suitable as a button itself. In this embodiment of the invention, the position of the touch point can be determined by means of a multisensor measuring device. In the context of the present invention, a multisensor measuring device is understood to mean a device by means of which measurements can be carried out both optically and tactilely. An optical and a tactile sensor use the same coordinate system and are calibrated relative to it. A calibration standard designed in this way can also be fixed and touched in the coordinate measuring machine as described above, so that the position of the touch point in the reference coordinate system is known.

Der Sensor zur Bestimmung der Lage des Laserstrahls kann wie bereits erwähnt insbesondere als Kamera ausgebildet sein. Die Kamera kann ebenfalls an einem beweglichen Arm des Koordinatenmessgerätes befestigt werden, wobei die Position der Kamera beziehungsweise der Messort der Kamera im Referenzkoordinatensystem noch nicht bekannt ist. Mit dieser Konfiguration kann bereits die Orientierung eines im Raum verlaufenden Laserstrahls durch Erfassung des Laserstrahls an zwei Punkten im Referenzkoordinatensystem bestimmt werden. Es können zur Bestimmung des Laserstrahles auch mehr als zwei Punkte erfasst werden. Die absolute Lage des Laserstrahls im Raum kann aber auf Grund der fehlenden Information über die absolute Lage des Messortes der Kamera im Raum nicht bestimmt werden. Alternativ kann der Sensor auch als Photodiode ausgebildet sein.As already mentioned, the sensor for determining the position of the laser beam can in particular be designed as a camera. The camera can also be attached to a movable arm of the coordinate measuring machine, the position of the camera or the measuring location of the camera in the reference coordinate system not yet being known. With this configuration, the orientation of a laser beam running in space can be determined by detecting the laser beam at two points in the reference coordinate system. More than two points can also be recorded to determine the laser beam. The absolute position of the laser beam in space can be due to the missing Information about the absolute position of the measurement location of the camera in the room cannot be determined. Alternatively, the sensor can also be designed as a photodiode.

Zur Kalibrierung des Sensors kann nun der Tastpunkt auf ein lichtempfindliches elektronisches Bauelement der Kamera abgebildet werden. Das lichtempfindliche Bauelement kann dabei als ein sogenannter CCD-Chip oder ein sogenannter CMOS-Sensor ausgebildet sein. Die Kamera kann dabei auch lediglich ein lichtempfindliches elektronisches Bauteil umfassen, also keine abbildende Optik, da der zu messende Laserstrahl sowie der Tastpunkt bereits stark fokussiert sind und die Bestimmung des Zentrums über mittelnde Algorithmen erfolgt, so dass das Zentrum auch für einen endlich ausgedehnten, hinsichtlich seiner Intensität normalverteilten Fleck bestimmt werden kann. Alternativ kann die Kamera auch eine abbildende Optik umfassen. Der Abstand der Objektebene der abbildenden Optik, also der Ort, in dem der Tastpunkt im Raum angeordnet ist, zum lichtempfindlichen elektronischen Bauelement ist durch das optische Design bekannt.To calibrate the sensor, the touch point can now be mapped onto a light-sensitive electronic component of the camera. The light-sensitive component can be designed as a so-called CCD chip or a so-called CMOS sensor. The camera can also only comprise a light-sensitive electronic component, i.e. no imaging optics, since the laser beam to be measured and the touch point are already strongly focused and the determination of the center is carried out using averaging algorithms, so that the center can also be used for a finitely extended, with regard to its intensity normally distributed spot can be determined. Alternatively, the camera can also include imaging optics. The distance between the object plane of the imaging optics, that is to say the location in which the touch point is arranged in space, from the light-sensitive electronic component is known from the optical design.

Daneben kann ein Pixel des lichtempfindlichen elektronischen Bauteils im Zentrum des abgebildeten Tastpunktes rechnerisch ermittelt werden. Die Position des Pixels im Referenzkoordinatensystem entspricht dabei den Koordinaten des Tastpunktes des optischen Tasters des Kalibriernormals. Im Fall einer Kamera mit einer abbildenden Optik muss noch die Entfernung des lichtempfindlichen elektronischen Bauteils zur Objektebene der abbildenden Optik der Kamera und die Entfernung des im Zentrum des abgebildeten Tastpunktes befindlichen Pixels zur Mitte des Bildfeldes ermittelt werden. Zur Bestimmung der Lage des lichtempfindlichen elektronischen Bauteils können zumindest drei unterschiedliche Pixel des lichtempfindlichen elektronischen Bauteils bestimmt werden. Alternativ kann die optische Achse der abbildenden Optik der Kamera parallel zur Verbindungslinie zwischen Mittelpunkt der Kugellinse und dem Tastpunkt angeordnet sein. Dadurch ist die Lage des lichtempfindlichen elektronischen Bauteils und damit der Messort nun in den Koordinaten des Referenzkoordinatensystems bekannt. Die Information über die aktuelle Lage des Messortes bleibt insbesondere auch bei einer Bewegung des Sensors mit dem beweglichen Arm des Koordinatenmessgerätes erhalten. Damit kann nun eine absolute Position eines Laserstrahls bestimmt werden.In addition, a pixel of the light-sensitive electronic component in the center of the imaged touch point can be determined by computer. The position of the pixel in the reference coordinate system corresponds to the coordinates of the touch point of the optical probe of the calibration standard. In the case of a camera with imaging optics, the distance of the light-sensitive electronic component to the object plane of the imaging optics of the camera and the distance of the pixel located in the center of the imaged touch point to the center of the image field must also be determined. To determine the position of the light-sensitive electronic component, at least three different pixels of the light-sensitive electronic component can be determined. Alternatively, the optical axis of the imaging optics of the camera can be arranged parallel to the connecting line between the center point of the spherical lens and the touch point. As a result, the position of the light-sensitive electronic component and thus the measurement location is now known in the coordinates of the reference coordinate system. The information about the current position of the measurement location is retained in particular even when the sensor is moved with the movable arm of the coordinate measuring device. This means that an absolute position of a laser beam can now be determined.

Weiterhin kann das Kalibriernormal an mehreren Positionen im Messgerät fixiert werden. Dies kann ein Einmessen des Sensors unter verschiedenen Winkeln ermöglichen, welches im Bereich der Koordinatenmesstechnik bei schwenkbaren Tastern und Sensoren üblicherweise verwendet werden kann, um systematische Fehler der Drehachsen der beweglichen Arme des Koordinatenmessgerätes zu kompensieren. Dabei werden nur einige wenige Winkel eingemessen und für die restlichen Winkel auf Basis der Daten der eingemessenen Winkel Korrekturwerte interpoliert. Dadurch wird der Aufwand für die Korrektur der systematischen Fehler der Drehachsen vorteilhaft auf ein Minimum reduziert. Wird der Sensor nur für einige wenige Messungen verwendet, können die zur Reduzierung der systematischen Fehler verwendeten eingemessenen Winkel zweckmäßigerweise mit den später verwendeten Winkeln übereinstimmen. Alternativ können die Korrekturwerte auch im Vorfeld bestimmt und für die Messungen mit dem Sensor übernommen werden, wodurch zumindest ein Großteil der systematischen Fehler kompensiert werden kann.Furthermore, the calibration standard can be fixed in several positions in the measuring device. This can enable the sensor to be calibrated at different angles, which in the field of coordinate measuring technology can usually be used in the case of swiveling probes and sensors in order to compensate for systematic errors in the axes of rotation of the movable arms of the coordinate measuring machine. Only a few angles are measured and correction values are interpolated for the remaining angles on the basis of the data of the measured angles. As a result, the effort for correcting the systematic errors of the axes of rotation is advantageously reduced to a minimum. If the sensor is only used for a few measurements, the measured angles used to reduce the systematic errors can expediently coincide with the angles used later. Alternatively, the correction values can also be determined in advance and adopted for the measurements with the sensor, whereby at least a large part of the systematic errors can be compensated.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

  • 1 den prinzipiellen Aufbau einer Projektionsbelichtungsanlage, für deren Vermessung die Erfindung verwirklicht sein kann,
  • 2 den prinzipiellen Aufbau einer Projektionsoptik, in der die Erfindung verwirklicht sein kann,
  • 3 einen optischen Taster, der bei der Umsetzung der Erfindung Verwendung finden kann,
  • 4 in den 4a und 4b zwei Möglichkeiten zur Ermittlung des Hilfskoordinatensystems eines Kalibriernormals,
  • 5 eine Möglichkeit zur Bestimmung der Lage des Hilfskoordinatensystems des Kalibriernormals in einem Referenzkoordinatensystem eines Koordinatenmessgerätes,
  • 6 eine weitere Detailansicht der Erfindung mit einem als Kamera ausgebildeten und zu kalibrierenden Sensor,
  • 7 einen Schnitt durch die abbildende Optik in 6 gezeigten Kamera, und
  • 8 ein Flussdiagramm zu einem erfindungsgemäßen Verfahren.
In the following, exemplary embodiments and variants of the invention are explained in more detail with reference to the drawing. Show it
  • 1 the basic structure of a projection exposure system for the measurement of which the invention can be implemented,
  • 2 the basic structure of a projection optics in which the invention can be implemented,
  • 3 an optical button that can be used to implement the invention,
  • 4th in the 4a and 4b two options for determining the auxiliary coordinate system of a calibration standard,
  • 5 a possibility to determine the position of the auxiliary coordinate system of the calibration standard in a reference coordinate system of a coordinate measuring machine,
  • 6th a further detailed view of the invention with a sensor designed as a camera and to be calibrated,
  • 7th a section through the imaging optics in 6th shown camera, and
  • 8th a flow chart for a method according to the invention.

1 zeigt exemplarisch den prinzipiellen Aufbau einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie, in welcher die Erfindung Anwendung finden kann. Ein Beleuchtungssystem der Projektionsbelichtungsanlage 1 weist neben einer Lichtquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6 auf. Eine durch die Lichtquelle 3 erzeugte EUV-Strahlung 14 als optische Nutzstrahlung wird mittels eines in der Lichtquelle 3 integrierten Kollektors derart ausgerichtet, dass sie im Bereich einer Zwischenfokusebene 15 einen Zwischenfokus durchläuft, bevor sie auf einen Feldfacettenspiegel 2 trifft. Nach dem Feldfacettenspiegel 2 wird die EUV-Strahlung 14 von einem Pupillenfacettenspiegel 16 reflektiert. Unter Zuhilfenahme des Pupillenfacettenspiegels 16 und einer optischen Baugruppe 17 mit Spiegeln 18, 19 und 20 werden Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 2 in das Objektfeld 5 abgebildet. 1 shows an example of the basic structure of an EUV projection exposure system 1 for microlithography in which the invention can find application. A lighting system of the projection exposure machine 1 points next to a light source 3 an illumination optics 4th for illuminating an object field 5 in one object level 6th on. One by the light source 3 generated EUV radiation 14th as useful optical radiation is by means of an in the light source 3 Integrated collector aligned in such a way that it is in the area of an intermediate focus plane 15th passes through an intermediate focus before moving onto a field facet mirror 2 meets. According to the field facet mirror 2 becomes the EUV radiation 14th from a pupil facet mirror 16 reflected. With the help of the pupil facet mirror 16 and an optical assembly 17th with mirrors 18th , 19th and 20th become field facets of the field facet mirror 2 in the object field 5 pictured.

Beleuchtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7, das von einem schematisch dargestellten Retikelhalter 8 gehalten wird. Eine lediglich schematisch dargestellte Projektionsoptik 9 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 10 in eine Bildebene 11. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 10 in der Bildebene 11 angeordneten Wafers 12, der von einem ebenfalls ausschnittsweise dargestellten Waferhalter 13 gehalten wird. Die Lichtquelle 3 kann Nutzstrahlung insbesondere in einem Wellenlängenbereich zwischen 5 nm und 120 nm emittieren.A is illuminated in the object field 5 arranged reticle 7th , that of a reticle holder shown schematically 8th is held. A projection optics shown only schematically 9 serves to map the object field 5 in an image field 10 in an image plane 11 . A structure is imaged on the reticle 7th onto a light-sensitive layer in the area of the image field 10 in the image plane 11 arranged wafers 12th , that of a wafer holder also shown in detail 13th is held. The light source 3 can emit useful radiation in particular in a wavelength range between 5 nm and 120 nm.

Die Erfindung kann ebenso in einer DUV-Anlage verwendet werden, die nicht dargestellt ist. Eine DUV-Anlage ist prinzipiell wie die oben beschriebene EUV-Anlage 1 aufgebaut, wobei in einer DUV-Anlage Spiegel und Linsen als optische Elemente verwendet werden können und die Lichtquelle einer DUV-Anlage eine Nutzstrahlung in einem Wellenlängenbereich von 100 nm bis 300 nm emittiert.The invention can also be used in a DUV system which is not shown. A DUV system is basically like the EUV system described above 1 constructed, whereby mirrors and lenses can be used as optical elements in a DUV system and the light source of a DUV system emits useful radiation in a wavelength range from 100 nm to 300 nm.

2 zeigt eine prinzipielle Ansicht der Projektionsoptik 9 der Projektionsbelichtungsanlage 1, in der mehrere als Spiegel 21.x ausgebildete optische Elemente angeordnet sind. Die Spiegel 21.x sind beispielsweise über Aktuatoren an einem Tragrahmen (beide nicht dargestellt) angeordnet und können relativ zu diesem bewegt werden. Die Lage und Orientierung der Spiegel 21.x werden über Sensoren 22.x erfasst, die an einem Sensorrahmen 23, der gegenüber der Umgebung über Entkopplungselemente 25 entkoppelt ist, angeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde nur ein Sensor 22.x je Spiegel 21.x dargestellt, wobei die Position und Orientierung der Spiegel 21.x in bis zu 6 Freiheitsgeraden durch Sensoren 22.x erfasst wird. Durch die räumliche Anordnung der Spiegel 21.x, die durch das optische Design vorgegeben ist und das Bestreben, den Sensorrahmen 23 als Referenz für die Position und Lage der Sensoren 22.x so steif wie möglich und daher auch so kompakt wie möglich zu gestalten, kann der Abstand zwischen dem Sensorrahmen 23 und dem jeweiligen Referenzspiegel 24.x der Sensoren 22.x am Spiegel 21.x stark variieren und den Arbeitsabstand der meisten üblichen Sensortypen übersteigen. Die Sensoren 22.x sind daher als Interferometer ausgebildet, die den Vorteil haben, auch über große Entfernungen sehr genau zu messen. Im Rahmen der Montage der Projektionsoptik 9 ist es aus Gründen der Zugänglichkeit und der Komplexität teilweise nicht möglich, die Messköpfe 49.x des Interferometers, die auf dem Sensorrahmen 23 angeordnet sind, mit den Referenzspiegeln 24.x auf den Spiegeln 21.x zu justieren oder zu kalibrieren. Daher muss für die Montage und Justage der Interferometer am Sensorrahmen 23 ein spezielles Verfahren verwendet werden. 2 shows a basic view of the projection optics 9 the projection exposure system 1 in which several as a mirror 21.x formed optical elements are arranged. The mirror 21.x are arranged, for example, via actuators on a support frame (both not shown) and can be moved relative to this. The position and orientation of the mirrors 21.x are via sensors 22.x captured on a sensor frame 23 , the opposite of the environment via decoupling elements 25th is decoupled, arranged. For the sake of clarity, there was only one sensor 22.x per mirror 21.x shown, with the position and orientation of the mirror 21.x in up to 6 straight lines of freedom through sensors 22.x is captured. Due to the spatial arrangement of the mirrors 21.x that is dictated by the optical design and the endeavor to frame the sensor 23 as a reference for the position and location of the sensors 22.x The distance between the sensor frame can be made as stiff as possible and therefore as compact as possible 23 and the respective reference mirror 24.x of the sensors 22.x at the mirror 21.x vary greatly and exceed the working distance of most common sensor types. The sensors 22.x are therefore designed as interferometers, which have the advantage of measuring very precisely even over long distances. As part of the assembly of the projection optics 9 For reasons of accessibility and complexity, it is sometimes not possible to use the measuring heads 49.x of the interferometer, which is on the sensor frame 23 are arranged with the reference mirrors 24.x on the mirrors 21.x to adjust or calibrate. Therefore, the interferometer must be attached to the sensor frame for assembly and adjustment 23 a special procedure can be used.

3 zeigt eine Detailansicht der Erfindung, in der ein optischer Taster 26 dargestellt ist, der bei der Umsetzung der Erfindung Verwendung finden kann. Der optische Taster 26 umfasst eine Kugellinse 27, die über einen Arm 28 mit einer Anbindung 29 beispielsweise mit einem Koordinatenmessgerät angebunden werden kann. Durch die Kugellinse 27 wird ein Laserstrahl 30, der dem optischen Taster 26 üblicherweise durch eine Faser 31 zugeführt wird, in einer sogenannten Fokusebene 32 fokussiert. Die Fokusebene 32 ist in einem Abstand z senkrecht zur Mittelachse 33 der Kugellinse orientiert, wobei die Mittelachse 33 in Verlängerung der Längsachse des Arms 28 und durch den Mittelpunkt der Kugellinse 27 verläuft. Der Tastpunkt 34 ist weiterhin um einen Vektor b vom Schnittpunkt der Mittelachse 33 mit der Fokusebene 32 versetzt. Der optische Taster 26 ist kalibriert, womit der Abstand z und der Vektor b bekannt sind. Der optische Taster 26 kann auch als taktiler Sensor eingesetzt werden, wobei die Kugellinse 27 als taktile Tastkugel verwendet werden kann. 3 shows a detailed view of the invention in which an optical button 26th which can be used in practicing the invention. The optical button 26th includes a ball lens 27 holding over one arm 28 with a connection 29 for example, can be connected to a coordinate measuring machine. Through the ball lens 27 becomes a laser beam 30th , the optical button 26th usually through a fiber 31 is supplied, in a so-called focal plane 32 focused. The level of focus 32 is at a distance z perpendicular to the central axis 33 the ball lens oriented, with the central axis 33 in extension of the longitudinal axis of the arm 28 and through the center of the ball lens 27 runs. The tactile point 34 is still about a vector b from the intersection of the central axis 33 with the focus plane 32 offset. The optical button 26th is calibrated, so that the distance z and the vector b are known. The optical button 26th can also be used as a tactile sensor, with the ball lens 27 can be used as a tactile probe ball.

4a zeigt eine erste Möglichkeit zur Ermittlung des Hilfskoordinatensystems eines Kalibriernormals 60, in der ein optischer Taster 26 als Teil des Kalibriernormals 60 und eine Referenzkugel 37 in einem Koordinatenmessgerät 40 dargestellt ist. Die Referenzkugel 37 ist fest mit dem Koordinatenmessgerät 40 verbunden, wobei die Position der Referenzkugel zuvor durch einen nicht dargestellten Taster genau bestimmt wurde, so dass die Position der Referenzkugel 37 im Referenzkoordinatensystem 38 des Koordinatenmessgerätes 40 bekannt ist. Das Kalibriernormal 60 umfasst neben der Kugellinse 27 noch zwei weitere Tastkugeln 36.1, 36.2, die so an dem Kalibriernormal 60 angeordnet sind, dass sie zusammen mit der Kugellinse 27, die ebenfalls mechanisch angetastet werden kann, ein Hilfskoordinatensystem aufspannen. Dazu müssen die Kugelmittelpunkte nicht zwangsläufig wie in 4 dargestellt bereits ein kartesisches Koordinatensystem aufspannen, es ist ausreichend, wenn die drei Tastkugeln 36.1, 36.2, 27 nicht auf einer Linie angeordnet sind. Die Mittelpunkte der einzelnen Tastkugeln 36.1, 36.2, 27 werden an der Referenzkugel 37 eingemessen. Aus den drei Mittelpunkten kann ein Hilfskoordinatensystem 39 ermittelt werden und in diesem Hilfskoordinatensystem 39 die genaue Position des Tastpunktes 34 im Hilfskoordinatensystem mit dem bekannten Abstand z und dem Vektor b und der Position des Mittelpunktes der Kugellinse 27 bestimmt werden. 4a shows a first possibility for determining the auxiliary coordinate system of a calibration standard 60 , in which an optical button 26th as part of the calibration standard 60 and a reference sphere 37 in a coordinate measuring machine 40 is shown. The reference sphere 37 is fixed to the coordinate measuring machine 40 connected, the position of the reference sphere was previously determined precisely by a button, not shown, so that the position of the reference sphere 37 in the reference coordinate system 38 of the coordinate measuring machine 40 is known. The calibration standard 60 includes besides the ball lens 27 two more probe balls 36.1 , 36.2 that are so on the calibration standard 60 are arranged that they are together with the ball lens 27 which can also be touched mechanically, set up an auxiliary coordinate system. The centers of the spheres do not necessarily have to be as shown in 4th already set up a Cartesian coordinate system, it is sufficient if the three probe balls 36.1 , 36.2 , 27 are not arranged in a line. The centers of the individual probe balls 36.1 , 36.2 , 27 are on the reference sphere 37 measured. An auxiliary coordinate system can be derived from the three centers 39 can be determined and in this auxiliary coordinate system 39 the exact position of the touch point 34 in the auxiliary coordinate system with the known distance z and the vector b and the position of the center point of the spherical lens 27 to be determined.

Ein alternatives Kalibriernormal 60.1 ist in 4b gezeigt. In der in dieser Figur dargestellten Variante sind anstelle der zusätzlichen Tastkugeln einfache Referenzflächen 62 an dem Kalibriernormal 60.1 angeordnet. Diese können mittels eines taktilen Sensors 61 durch das in der Figur lediglich schematisch angedeutete Koordinatenmessgerät 40 angetastet werden und so kann das Hilfskoordinatensystem des Kalibriernormals 60.1 bestimmt werden. Die Lage des Tastpunktes 34.1 kann in demselben Koordinatenmessgerät bestimmt werden. Hierzu ist im in der Figur gezeigten Beispiel das Koordinatenmessgerät 40 als Multisensormessgerät mit einer zusätzlichen Optik 63 ausgebildet, die eine Bestimmung der Lage des Tastpunktes 34.1 gestattet. Vor dieser Messung hat wie bei allen Messungen mit einem derartigen Multisensormessgerät ein taktil-optischer Abgleich des Koordinatenmessgerätes an einem rein mechanischen Referenzkörper zu erfolgen, das heißt, die relative Lage des in der Optik 63 enthaltenen optischen Sensors des Koordinatenmessgerätes 40 zu dem taktilen Sensor 61 muss vorher bestimmt werden.An alternative calibration standard 60.1 is in 4b shown. In the variant shown in this figure, instead of the additional Stylus balls simple reference surfaces 62 on the calibration standard 60.1 arranged. This can be done using a tactile sensor 61 can be touched by the coordinate measuring device 40, which is only indicated schematically in the figure, and the auxiliary coordinate system of the calibration standard 60.1 to be determined. The position of the touch point 34.1 can be determined in the same coordinate measuring machine. For this purpose, in the example shown in the figure, the coordinate measuring device 40 is a multisensor measuring device with additional optics 63 formed that a determination of the location of the touch point 34.1 allowed. Before this measurement, as with all measurements with such a multisensor measuring device, a tactile-optical comparison of the coordinate measuring device on a purely mechanical reference body has to take place, that is, the relative position of the in the optics 63 contained optical sensor of the coordinate measuring machine 40 to the tactile sensor 61 must be determined beforehand.

5 zeigt eine Möglichkeit zur Bestimmung der Lage des Hilfskoordinatensystems des Kalibriernormals 60, in der das Kalibriernormal 60 in einer Koordinatenmessgerät 40 fest montiert ist. Die Position des Hilfskoordinatensystems 39 wird dabei im Referenzkoordinatensystem 38 des Koordinatenmessgerätes 40 durch einen Taster 48 des Koordinatenmessgerätes 40 bestimmt. Durch die Verbindung des Referenzkoordinatensystems 38 und dem Hilfskoordinatensystem 39 ist somit auch die Lage des Tastpunktes 34 im Referenzkoordinatensystem 38 bekannt. Die Bestimmung der Lage des Tastpunktes 34.1 des in 4b gezeigten Kalibriernormals 60.1 kann analog erfolgen. 5 shows a possibility of determining the position of the auxiliary coordinate system of the calibration standard 60 in which the calibration standard 60 in a coordinate measuring machine 40 is firmly mounted. The position of the auxiliary coordinate system 39 is in the reference coordinate system 38 of the coordinate measuring machine 40 by a button 48 of the coordinate measuring machine 40 certainly. By connecting the reference coordinate system 38 and the auxiliary coordinate system 39 is therefore also the position of the touch point 34 in the reference coordinate system 38 known. The determination of the position of the touch point 34.1 of the in 4b calibration standards shown 60.1 can be done analogously.

6 zeigt eine weitere Detailansicht der Erfindung, in der ein als Kamera 41 ausgebildeter und zu kalibrierender Sensor, der an einem Messarm 42 des Koordinatenmessgerätes 40 angeordnet ist, dargestellt ist. Die Kamera 41 wird nun so positioniert, dass der zuvor durch Antasten ermittelte Tastpunkt 34 des Kalibriernormals 60 auf das in der Kamera 41 angeordnete als CCD-Chip 43 ausgebildete lichtempfindliche elektronische Bauelement abgebildet wird. Dieser Punkt wird auch als Messort 44 der Kamera 41 bezeichnet. Ist die Position dieses Messortes 44 im Referenzkoordinatensystem 38 bestimmt, ist die Kamera 41 kalibriert. Mit anderen Worten ist die Position des Messortes 44 nun in jeder Position des Messarmes 42 bekannt, und die absolute Position eines Laserstrahls im Raum kann nun bestimmt werden. Der optische Taster 26 ist auf einem Drehteller 57.1 angeordnet, der wiederum auf einem zweiten Drehteller 57.2 angeordnet ist, wobei die Drehachsen 58.1, 58.2 der beiden Drehteller 57.1, 57.2 senkrecht zueinander ausgerichtet sind, so dass die Orientierung des Kalibriernormals 60 eingestellt werden kann. Dadurch kann die Kamera 41 in verschiedenen Orientierungen im Referenzkoordinatensystem 38 kalibriert werden, wodurch die Fehler der Drehachsen (nicht dargestellt) des Koordinatenmessgerätes 40 vorteilhaft auf ein Minimum reduziert werden können. Bevorzugt ist auf Grund des geringeren Aufwandes eine Kalibrierung der Kamera 41 in nur einer Orientierung, wobei in diesem Fall der optische Taster 26 fest mit dem Koordinatenmessgerät 40 verbunden werden kann. 6th shows a further detailed view of the invention, in which a camera 41 trained sensor to be calibrated, which is attached to a measuring arm 42 of the coordinate measuring machine 40 is arranged, is shown. The camera 41 is now positioned so that the touch point previously determined by probing 34 of the calibration standard 60 on that in the camera 41 arranged as a CCD chip 43 formed photosensitive electronic component is imaged. This point is also called the measurement location 44 the camera 41 designated. Is the position of this measurement location 44 in the reference coordinate system 38 definitely is the camera 41 calibrated. In other words, it is the position of the measurement site 44 now in every position of the measuring arm 42 known, and the absolute position of a laser beam in space can now be determined. The optical button 26th is on a turntable 57.1 arranged, which in turn on a second turntable 57.2 is arranged, the axes of rotation 58.1 , 58.2 of the two turntables 57.1 , 57.2 are aligned perpendicular to each other, so that the orientation of the calibration standard 60 can be adjusted. This allows the camera 41 in different orientations in the reference coordinate system 38 are calibrated, whereby the errors of the axes of rotation (not shown) of the coordinate measuring machine 40 can advantageously be reduced to a minimum. Calibration of the camera is preferred because it is less complex 41 in only one orientation, in this case the optical button 26th firmly with the coordinate measuring machine 40 can be connected.

7 zeigt eine Detailansicht der Erfindung, in der ein Schnitt durch die abbildende Optik 45 der Kamera 41 mit dem CCD-Chip 43 dargestellt ist. Der Tastpunkt 34 wird durch die abbildende Optik 45 der Kamera 41 auf den CCD-Chip 43 abgebildet. Nun kann der Pixel im Mittelpunkt des abgebildeten Tastpunktes 34 rechnerisch ermittelt werden, so dass zusätzlich zur Lage des CCD-Chips 43 auch die Lage des abgebildeten Tastpunktes 34 auf dem CCD-Chip 43 bekannt ist und damit der Messort 44 der Kamera 41 bekannt ist. Die optische Achse 46 der abbildenden Optik 45 der Kamera 41 ist parallel zur Verbindungslinie 47 zwischen Mittelpunkt 50 der Kugellinse 27 und dem Tastpunkt 34 ausgerichtet, womit auch die Lage, also die Orientierung des CCD-Chips 43 im Referenzkoordinatensystem 38 bekannt ist. Alternativ kann die Kamera auch so verfahren werden, dass der Tastpunkt 34 des optischen Tasters 26 an drei verschiedenen Pixeln des CCD-Chips 43 erfasst wird und aus der Lage der drei Punkte und der Lage der Kamera 41 im Referenzkoordinatensystem 38 die Lage des CCD-Chips 43 im Referenzkoordinatensystem 38 bestimmt wird. Es ist auch eine Kamera 41 ohne abbildende Optik 45 denkbar. Dabei wird der CCD-Chip 43 so positioniert, dass der Tastpunkt 34 auf dem CCD-Chip 43 liegt. 7th shows a detailed view of the invention in which a section through the imaging optics 45 the camera 41 with the CCD chip 43 is shown. The tactile point 34 is due to the imaging optics 45 the camera 41 onto the CCD chip 43 pictured. Now the pixel can be in the center of the displayed touch point 34 can be calculated computationally, so that in addition to the location of the CCD chip 43 also the position of the touch point shown 34 on the CCD chip 43 is known and thus the measurement location 44 the camera 41 is known. The optical axis 46 the imaging optics 45 the camera 41 is parallel to the connecting line 47 between midpoint 50 the ball lens 27 and the tactile point 34 aligned, which also means the position, i.e. the orientation of the CCD chip 43 in the reference coordinate system 38 is known. Alternatively, the camera can also be moved so that the touch point 34 of the optical button 26th at three different pixels on the CCD chip 43 is detected and from the position of the three points and the position of the camera 41 in the reference coordinate system 38 the location of the CCD chip 43 in the reference coordinate system 38 is determined. It's a camera too 41 without imaging optics 45 conceivable. This is where the CCD chip 43 positioned so that the tactile point 34 on the CCD chip 43 lies.

8 zeigt ein mögliches Verfahren zur Kalibrierung eines Sensors zum Messen einer absoluten Position und Lage eines Lichtstrahls in einem Referenzkoordinatensystem eines Messgerätes mit folgenden Verfahrensschritten:

  • In einem ersten Verfahrensschritt 51 wird ein Hilfskoordinatensystem 39 eines Kalibriernormals 60 bestimmt.
  • In einem zweiten Verfahrensschritt 52 wird die Lage des Tastpunktes 34 des Kalibriernormals 60 in dem Hilfskoordinatensystem 39 bestimmt.
  • In einem dritten Verfahrensschritt 53 wird der das Kalibriernormal 60 im Messgerät 40 fixiert.
  • In einem vierten Verfahrensschritt 54 wird die Lage des Hilfskoordinatensystems 39 des Kalibriernormals 60 im Referenzkoordinatensystem 38 bestimmt.
  • In einem fünften Verfahrensschritt 55 wird ein Sensor 41 in Bezug zu dem Tastpunkt 34 des Kalibriernormals 60 positioniert.
  • In einem sechsten Verfahrensschritt 56 wird der Ort und die Lage des Messortes 44 des Sensors 41 im Referenzkoordinatensystem 38 mit Hilfe des Tastpunktes 34 bestimmt.
8th shows a possible method for calibrating a sensor for measuring an absolute position and location of a light beam in a reference coordinate system of a measuring device with the following process steps:
  • In a first process step 51 becomes an auxiliary coordinate system 39 of a calibration standard 60 certainly.
  • In a second process step 52 becomes the position of the touch point 34 of the calibration standard 60 in the auxiliary coordinate system 39 certainly.
  • In a third process step 53 becomes the calibration standard 60 in the measuring device 40 fixed.
  • In a fourth process step 54 becomes the position of the auxiliary coordinate system 39 of the calibration standard 60 in the reference coordinate system 38 certainly.
  • In a fifth process step 55 becomes a sensor 41 in relation to the tactile point 34 of the calibration standard 60 positioned.
  • In a sixth process step 56 becomes the location and location of the measurement site 44 of the sensor 41 in the reference coordinate system 38 with the help of the touch point 34 certainly.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
ProjektionsbelichtungsanlageProjection exposure system
22
FeldfacettenspiegelField facet mirror
33
LichtquelleLight source
44th
BeleuchtungsoptikLighting optics
55
ObjektfeldObject field
66th
ObjektebeneObject level
77th
RetikelReticle
88th
RetikelhalterReticle holder
99
ProjektionsoptikProjection optics
1010
BildfeldField of view
1111
BildebeneImage plane
1212th
WaferWafer
1313th
WaferhalterWafer holder
1414th
EUV-StrahlungEUV radiation
1515th
ZwischenfeldfokusebeneInterfield focus plane
1616
PupillenfacettenspiegelPupil facet mirror
1717th
Optische BaugruppeOptical assembly
1818th
Spiegelmirror
1919th
Spiegelmirror
2020th
Spiegelmirror
21.x21.x
Spiegelmirror
22.x22.x
SensorenSensors
2323
SensorrahmenSensor frame
24.x24.x
Referenzspiegel InterferometerReference mirror interferometer
2525th
EntkopplungselementDecoupling element
26,26.126.26.1
optischer Tasteroptical button
27,27.127.27.1
KugellinseBall lens
2828
Armpoor
2929
AnbindungConnection
3030th
Laserstrahllaser beam
3131
Faserfiber
3232
FokusebeneFocus plane
3333
MittelachseCentral axis
34,34.134,34.1
TastpunktTactile point
36.1,36.236.1,36.2
TastkugelStylus ball
3737
ReferenzkugelReference sphere
3838
ReferenzkoordinatensystemReference coordinate system
3939
HilfskoordinatensystemAuxiliary coordinate system
4040
KoordinatenmessgerätCoordinate measuring machine
4141
Kameracamera
4242
MessarmMeasuring arm
4343
CCD-ChipCCD chip
4444
MessortMeasurement location
4545
abbildende Optik Kameraimaging optics camera
4646
optische Achse abbildende Optik Kameraoptical axis imaging optics camera
4747
Verbindungslinie Mittelpunkt - FokuspunktConnecting line center point - focus point
4848
TasterButton
49.x49.x
MesskopfMeasuring head
5050
Mittelpunkt KugellinseCenter point ball lens
5151
Verfahrensschritt 1Process step 1
5252
Verfahrensschritt 2Step 2
5353
Verfahrensschritt 3Step 3
5454
Verfahrensschritt 4Step 4
5555
Verfahrensschritt 5Step 5
5656
Verfahrensschritt 6Step 6
57.1,57.257.1,57.2
DrehtellerTurntable
58.1, 58.258.1, 58.2
Drehachse DrehtellerRotary axis turntable
60,60.160,60.1
KalibriernormalCalibration standard
6161
Taktiler SensorTactile sensor
6262
ReferenzflächeReference area
6363
Optikoptics

Claims (11)

Verfahren zur Kalibrierung eines Sensors (41) zum Messen einer absoluten Position und Lage eines Lichtstrahls (30) in einem Referenzkoordinatensystem (38) eines Messgerätes (40) mit folgenden Verfahrensschritten: - Bestimmung eines Hilfskoordinatensystems (39) eines Kalibriernormals (60), - Bestimmung der Lage eines Tastpunktes (34) des Kalibriernormals (60) in dem Hilfskoordinatensystem (39), -Fixierung des Kalibriernormals (60) in einem Messgerät(40), - Bestimmung der Lage des Hilfskoordinatensystems (39) des Kalibriernormals (60) im Referenzkoordinatensystem (38) des Messgerätes (40), - Positionierung eines Sensors (41) in Bezug zu dem Tastpunkt (34) des Kalibriernormals (60), - Bestimmung des Ortes und der Lage des Messortes (44) des Sensors (41) im Referenzkoordinatensystems (38) mit Hilfe des Tastpunktes (34).Method for calibrating a sensor (41) for measuring an absolute position and location of a light beam (30) in a reference coordinate system (38) of a measuring device (40) with the following method steps: - determination of an auxiliary coordinate system (39) of a calibration standard (60), - determination the position of a touch point (34) of the calibration standard (60) in the auxiliary coordinate system (39), -fixing of the calibration standard (60) in a measuring device (40), - determination of the position of the auxiliary coordinate system (39) of the calibration standard (60) in the reference coordinate system ( 38) of the measuring device (40), - Positioning of a sensor (41) in relation to the touch point (34) of the calibration standard (60), - Determination of the location and the position of the measuring location (44) of the sensor (41) in the reference coordinate system (38) with the aid of the touch point (34). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibriernormal (60) einen optischen Taster (26) mit einer Tastkugel (27) umfasst.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the calibration standard (60) comprises an optical probe (26) with a probe ball (27). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibriernormal (60) mindestens drei Tastkugeln (36.1,36.2,27) umfasst.Method according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the calibration standard (60) comprises at least three probe balls (36.1,36.2,27). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfskoordinatensystem (39) des Kalibriernormals (60) mit einem Messgerät (40) bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the auxiliary coordinate system (39) of the calibration standard (60) is determined with a measuring device (40). Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfskoordinatensystem (39) mit einer kalibrierten Referenzkugel (37) in einem Messgerät (40) bestimmt wird.Procedure according to Claim 4 , characterized in that the auxiliary coordinate system (39) is determined with a calibrated reference sphere (37) in a measuring device (40). Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfskoordinatensystem und die Lage des Tastpunktes (34.1) mit einem Multisensormessgerät (40.1) bestimmt wird.Procedure according to Claim 4 , characterized in that the auxiliary coordinate system and the position of the touch point (34.1) is determined with a multisensor measuring device (40.1). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des Hilfskoordinatensystems (39) des Kalibriernormals (60) im Referenzkoordinatensystem (38) durch Antasten des Kalibriernormals (60) bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the position of the auxiliary coordinate system (39) of the calibration standard (60) in the reference coordinate system (38) is determined by probing the calibration standard (60). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (41) als Kamera ausgebildet ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor (41) is designed as a camera. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Tastpunkt (34) auf ein lichtempfindliches elektronisches Bauelement (43) der Kamera (41) abgebildet wird.Procedure according to Claim 8 , characterized in that the touch point (34) is mapped onto a light-sensitive electronic component (43) of the camera (41). Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pixel des lichtempfindlichen elektronischen Bauelementes (43) im Zentrum des abgebildeten Tastpunktes (34) rechnerisch ermittelt wird.Procedure according to Claim 9 , characterized in that a pixel of the light-sensitive electronic component (43) in the center of the imaged touch point (34) is determined by computer. .Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibriernormal (60) zur Kalibrierung des Sensors an mehreren Positionen fixiert wird..Method according to one of the preceding claims, characterized in that the calibration standard (60) is fixed at several positions for calibrating the sensor.
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