DE782693T1 - Verfahren und vorrichtung zur kontrolle der leistungswiederholbarkeit eines automatisierten optischen systems - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur kontrolle der leistungswiederholbarkeit eines automatisierten optischen systems

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DE782693T1 DE0782693T DE95933110T DE782693T1 DE 782693 T1 DE782693 T1 DE 782693T1 DE 0782693 T DE0782693 T DE 0782693T DE 95933110 T DE95933110 T DE 95933110T DE 782693 T1 DE782693 T1 DE 782693T1
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f~ &igr; r— rv f\ « ft *"&idigr; L. / u. &Ggr; w / w t. Anmeldung-Nr.: 95 933 110.9 Anmelder: NEOPATH INC. 8271 154th Avenue N.E. US - Redmond, WA 98052 PATENTANSPRÜCHE ;
1. Automatisiertes Verfahren zur Überprüfung der Wiederholgenauigkeit des Verfahrens eines Objekttisches in einem automatisierten optischen System, mit einem automatisierten Mikroskop zur Betrachtung eines Objekts auf dem Objekttisch entlang eines optischen Wegs, wobei der optische Weg eine durch ihn verlaufende optische Achse aufweist, mit den Schritten:
a) Auswählen einer Linse mit einer ersten Vergrößerung (62);
b) Einführen einer Kalibrierungsplatte in den optischen Weg (64), wobei die Kalibrierungsplatte eine Referenz mit einem Referenzmittelpunkt aufweist, wobei die Referenz mittig in einem Blickfeld ausgerichtet wird (66), indem
i) der Objekttisch ungefähr benachbart zu der Referenz positionsiert (70),
ii) eine Fokussierbewegung durchgeführt (72) ,
iii) eine Bestimmung der Position der Referenz relativ zu
der optischen Achse durchgeführt (74),
iv) eine Translation des Objekttisches in einer XY-Ebene zur mittigen Positionierung der Referenz im Punkt 0,0 in dem Blickfeld durchgeführt wird, wobei die XY-Ebene durch eine obere Oberfläche des Objekttisches
definiert ist (76);
v) die Position des Referenzmittelpunkts der Referenz aufgenommen wird; und
c) inkrementelles Verfahren des Objekttisches in einem sternförmigen Muster zur wiederholten Wegbewegung der Referenz aus der optischen Achse heraus und dann zurück in eine Linie mit der optischen Achse in einer vorher festgelegten
! w
, Anzahl von Wiederholungen, wobei jedes mal, wenn der Objekttisch die Referenz zu einer Ausgangsposition zurückbringt, ein Bild der Referenz erfaßt und verarbeitet wird, um eine laterale Position des Referenzmittelpunkts relativ zu der optischen Achse in X- und Y-Koordinaten zu bestimmen (78) .
2. Automatisiertes Verfahren zur überprüfung der Wiederholgenauigkeit des Verfahrens eines Objekttisches nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß der Schritt des inkrementeilen Verfahrens des Objekttisches (78) zusätzlich die Schritte des Verfahrens des Objekttisches über einen Weg zum Herausfinden einer charakterististischen Größe der Positionierungswiederholgenauigkeit aufweist.
3. Automatisiertes Verfahren zur Überprüfung der Wiederholgenauigkeit des Verfahrens eines Objekttisches nach Anspruch 2, mit den weiteren Schritten:
a) Bestimmen einer tatsächlichen Position des Bildes in Z-Richtung durch Generierung einer Datenmatrix mit einer X-, Y- und Z-Koordinate für jede Iteration (84);
b) Verarbeiten der Datenmatrix zur Bestimmung eines eine maximale und eine minimale Koordinate aufweisenden Satzes für jede Achse (86) ;
c) Berechnen des Betrags der Differenz für jeden Satz zur Bestimmung der Wiederholgenauigkeit des Verfahrens des Objekttisches in jeder Achse (88).
4. Automatisiertes Verfahren zur Überprüfung der Wiederholgenauigkeit des Verfahrens eines Objekttisches nach Anspruch 3, mit den weiteren Schritten:
a) überprüfen der Wiederholgenauigkeit entlang einer X-Achse mit einem Grenzwert der Wiederholgenauigkeit von weniger als 15000 nm (90);
&idiagr; *&igr; Q &eegr;
DE/EPO 78&Zgr;693
b) . Überprüfen der Wiederholgenauigkeit entlang einer Y-Achse
mit einem Grenzwert der Wiederholgenauigkeit von weniger als 15000 nm (90); und
c) Überprüfen der Wiederholgenauigkeit entlang einer Z-Achse mit einem Grenzwert der Wiederholgenauigkeit von Z-Kreuzkopplung von weniger als 2000 nm (90).
5. Automatisiertes Verfahren zur Überprüfung der wiederholgenauigkeit des Verfahrens eines Objekttisches in einem automatisierten optischen System, mit einem automatisierten Mikroskop zur Betrachtung eines Objekts auf dem Objekttisch entlang eines optischen Wegs, wobei der optische Weg eine durch ihn verlaufende optische Achse aufweist, und wobei der Objekttisch zunächst in einem Nullpunkt positioniert wird, mit den Schritten:
a) Auswählen einer Linse mit einer ersten Vergrößerung (92);
b) Einführen einer Kalibrierungsplatte in den optischen Weg (94), wobei die Kalibrierungsplatte eine Referenz aufweist und die Referenz mittig in einem Blickfeld ausgerichtet wird (96);
c) Verfahren des Objekttisches über einen ersten Weg entlang einer parallel zu der optischen Achse der Linse verlaufenden Z-Achse in negativer Richtung weg von der Linse (98);
d) Zurückverfahren des Objekttisches zu dem Nullpunkt (100);
e) Analysieren einer tatsächlichen Position eines Bildes in Z-Richtung (102);
f) Verfahren des Objekttisches über einen zweiten Weg in negativer Richtung (104) und dann Zurückkehren zu dem Nullpunkt (106);
g) Analysieren der tatsächlichen Position des Bildes in Z-Richtung (108);
h) Wiederholen der Schritte b bis g bis auf Umkehrung einer Verfahrrichtung des Objekttisches, so daß der Objekttisch auf die Linse zu verfahren wird (112, 114, 116, 118, 120, 122) ;
c / &pgr; &rgr; &ogr; 7 8 2 8 c: &ogr; \
i) Abspeichern jeder Z-Koordinate in einer Datenmatrix (124); , und
j) Verarbeiten der Datenmatrix zur Bestimmung einer Differenz zwischen einer minimalen und einer maximalen Z-Koordinate, wobei der Betrag der Differenz als eine Wiederholgenauigkeit des Objektisches genommen wird (126).
6. Automatisiertes Verfahren zur Überprüfung der Wiederholgenauigkeit des Verfahrens eines Objekttisches nach Anspruch 5, mit dem zusätzlichen Schritt der Überprüfung der Wiederholgenauigkeit entlang der Z-Achse mit einem Grenzwert der Wiederholgenauigkeit von weniger als 2 000 nm (128) .
7. Automatisiertes Verfahren zur Überprüfung der Wiederholgenauigkeit eines Revolverkopfes in einem automatisierten optischen System, mit einem automatisierten Mikroskop zur Betrachtung entlang eines optischen Wegs, mit den Schritten:
a) Auswählen einer Linse mit einer ersten Vergrößerung (130);
b) Einführen einer Kalibrierungsplatte in den optischen Weg (132), wobei die Kalibrierungsplatte eine Referenz aufweist und die Referenz mittig in einem Blickfeld ausgerichtet wird (134);
c) inkrementelles Bewegen des Revolverkopfes zur wiederholten Wegbewegung der Referenz aus einer optischen Achse heraus und dann zurück in eine Linie mit der optischen Achse in einer vorher festgelegten Anzahl von Wiederholungen (136), wobei jedes mal, wenn ein Objekttisch die Referenz zu einer Ausgangsposition zurückbringt, ein Referenz-Bild erfaßt und verarbeitet wird, um einen Mittelpunkt der Referenz in beiden Achsen relativ zu der optischen Achse zu bestimmen (138).
8. Automatisiertes Verfahren zur Überprüfung der Wiederholgenauigkeit eines Revolverkopfes nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß die Bewegungrichtung des Revolverkopfes zwischen Uhrzeigersinn und Gegenuhrzeigersinn wechselt.
5&idigr;*&iacgr; F~ &iacgr; &idigr;&trade; s°% fs s°9 <f5i °*) f* /^ 6*s ~y A U L / i» &Idigr; U / & A. \j ^J rj 5 jj
9. Automatisiertes Verfahren nach Anspruch 8, mit den weiteren Schritten:
a) Entwickeln einer Matrix aus X- und Y-Koordinaten für jede Iteration (84) ,·
b) Bestimmen eines Maximums und eines Minimums für jede Achse (86); und
c) Berechnen eines Betrages für eine größte Differenz als Maß für die Wiederholgenauigkeit des Revolverkopfs (88).
10. Automatisiertes Verfahren zur Überprüfung der Wiederholgenauigkeit eines Revolverkopfes nach Anspruch 9, mit dem zusätzlichen Schritt der Überprüfung der Wiederholgenauigkeit mit einem Grenzwert der Wiederholgenauigkeit von weniger als 7000 nm (140).
11. Automatisiertes Verfahren zur Überprüfung der Zentrierung und des Schärfenabgleichs eines Objektivs in einem automatisierten Mikroskopsystem, mit mehreren Objektivlinsen, wobei jedes der Objektive eine eigene optische Achse aufweist, mit den Schritten:
a) Auswählen einer Linse mit einer ersten Vergrößerung (142);
b) Einführen einer Kalibrierungsplatte in einen ersten optischen Weg (144), wobei die Kalibrierungsplatte eine Referenz aufweist und die Referenz mittig in einem Blickfeld ausgerichtet wird (146), und Aufnehmen eines ersten Satzes von X-, Y-, und Z-Koordinaten;
c) Auswählen einer Linse mit einer zweiten Vergrößerung (148) ;
d) Einführen der Kalibrierungsplatte in einen zweiten optischen Weg, wobei die Kalibrierungsplatte eine Referenz aufweist und die Referenz mittig in einem Blickfeld ausgerichtet wird (152), und Aufnehmen eines zweiten Satzes von X-, Y-, und z-Koordinaten; und
e) Subtrahieren des ersten Satzes von X-, Y- und Z-Koordinaten von dem zweiten Satz von X-, Y- und Z-Koordinaten, wobei eine X- und Y-Differenz die Zentrierung und eine Z-Differenz den Schärfenabgleichsfaktor betrifft (154).
Di" -' &Ggr; &Pgr;1 &Pgr; &Tgr; &Ogr; ■■■'
r / &igr;- K &igr; H /
12. .Automatisiertes Verfahren zur Überprüfung der Wiederholgenauigkeit des Verfahrens eines Objekttisches nach Anspruch 11, mit den zusätzlichen Schritten:
a) Überprüfen der Wiederholgenauigkeit der Zentrierung mit einem Grenzwert der Wiederholgenauigkeit von weniger als 25000 nm (156).
b) überprüfen der Wiederholgenauigkeit des Schärfenabgleichs mit einem Grenzwert der Wiederholgenauigkeit von weniger als 15000 nm (156).
13. Automatisierte Vorrichtung zur Überprüfung der Wiederholgenauigkeit des Verfahrens eines Objekttisches in einem automatisierten optischen System, mit einem automatisierten Mikroskop zur Betrachtung eines Objekts auf dem Objekttisch entlang eines optischen Wegs, wobei der optische Weg eine durch ihn verlaufende optische Achse aufweist, mit:
a) einer Linse mit einer ersten Vergrößerung (302);
b) einer in den optischen Weg eingeführten Kalibrierungsplatte (524), wobei die Kalibrierungsplatte (524) eine Referenz (Fig. 4) mit einem Referenzmittelpunkt aufweist, wobei die Referenz (Fig. 4) mittig in einem Blickfeld ausgerichtet ist;
c) mit dem Objekttisch (520) verbundenen Mitteln zur ungefähren Positionierung des Objekttisches (520) benachbart zu der Referenz (Fig. 4);
d) mit dem automatisierten Mikroskop verbundenen Mitteln zum Ausführen einer Fokussherbewegung;
e) mit dem Objekttisch (520) verbundenen Mitteln zur Bestimmung einer Position eines Mittelpunkts der Referenz relativ zu einer optischen Achse;
f) mit dem Objekttisch verbundenen Mitteln zur Translation des Objekttisches (534) in einer XY-Ebene zur mittigen Positionierung der Referenz in dem Blickfeld, wobei die XY-Ebene durch eine obere Oberfläche des Objekttisches (520) definiert wird;
g) , mit dem Objekttisch (520) verbundenen Mitteln zur Aufnahme (544-546) der Position des Referenzmittelpunkts; und
h) mit dem Objekttisch (520) verbundenen Mitteln zum inkrementellen Verfahren des Objekttisches (534) in einem sternförmigen Muster zur wiederholten Wegbewegung der Referenz aus der optischen Achse heraus und dann zurück in eine Linie mit der optischen Achse in einer vorher festgelegten Anzahl von Wiederholungen, wobei jedes mal, wenn der Objekttisch (520) die Referenz (Fig. 4) zu einer Ausgangsposition zurückbringt, ein Bild der Referenz erfaßt (516) und verarbeitet wird, um eine laterale Position eines Referenzraittelpunkts relativ zu der optischen Achse in X- und Y-Koordinaten zu bestimmen.
14. Automatisierte Vorrichtung zur Überprüfung der Wiederholgenauigkeit des Verfahrens eines Objekttisches nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum inkrementeilen Verfahren des Objekttisches (534) zusätzlich ein Mittel zum Verfahren des Objekttisches über einen Weg zum Herausfinden einer charakterististischen Größe der Positionierungswiederholgenauigkeit aufweisen.
15. Automatisierte Vorrichtung zur Überprüfung der Wiederholgenauigkeit des Verfahrens eines Objekttisches nach Anspruch 13, zusätzlich mit:
a) mit dem Objekttisch verbundenen Mitteln zur Bestimmung einer tatsächlichen Position des Bildes in Z-Richtung durch Generierung einer Datenmatrix mit einer X-, Y- und Z-Koordinate für jede Iteration;
b) mit den Mitteln zur Bestimmung einer tatsächlichen Position in z-Richtung verbundenen Mitteln zur Verarbeitung der Datenmatrix zur Bestimmung eines eine maximale und eine minimale Koordinate aufweisenden Satzes für jede Achse,- und
c) mit den Mitteln zur Verarbeitung der Datenmatrizen verbundenen Mitteln zur Berechnung des Betrags der Differenz für
D E / E P O
jeden Satz zur Bestimmung der Wiederholgenauigkeit des Ver-. fahrens des Objekttisches in jeder Achse.
16. Automatisiertes Vorrichtung zur Überprüfung der Wiederholgenauigkeit des Verfahrens eines Objekttisches nach Anspruch 15, zusätzlich mit:
a) mit den Mitteln (540) zur Verarbeitung der Datenmatrizen verbundenen Mitteln zur Überprüfung der Wiederholgenauigkeit (562) entlang einer X-Achse mit einem Grenzwert der Wiederholgenauigkeit von weniger als 15000 nm;
b) mit den Mitteln (540) zur Verarbeitung der Datenmatrizen verbundenen Mitteln zur Überprüfung der Wiederholgenauigkeit (562) entlang einer Y-Achse mit einem Grenzwert der Wiederholgenauigkeit von weniger als 15000 nm,· und
c) mit den Mitteln (540) zur Verarbeitung der Datenmatrizen verbundenen Mitteln zur Überprüfung der Wiederholgenauigkeit (562) entlang einer Z-Achse mit einem Grenzwert der Wiederholgenauigkeit von Z-Kreuzkopplung von weniger als 2 000 nm.
17. Automatisierte Vorrichtung zur Überprüfung der Wiederholgenauigkeit des Verfahrens eines Objekttisches in einem automatisierten optischen System, mit einem automatisierten Mikroskop zur Betrachtung eines Objekts auf dem Objekttisch entlang eines optischen Wegs, wobei der optische Weg eine durch ihn verlaufende optische Achse aufweist, und wobei der Objekttisch zunächst in einem Nullpunkt positioniert wird, mit:
a) einer Linse mit einer ersten Vergrößerung (302) ;
b) einer in den optischen Weg eingeführten Kalibrierungsplatte (524), wobei die Kalibrierungsplatte (524) eine Referenz (Fig. 4) aufweist und die Referenz mittig in einem Blickfeld angeordnet ist;
c) mit dem Objekttisch (520) verbundenen Mitteln zum Verfahren des Objekttisches (520) über einen ersten Weg entlang einer parallel zu der optischen Achse der Linse verlaufenden Z-Achse in negativer Richtung weg von der Linse;
r&trade; ?■> &Lgr; &eegr; f*> &eacgr;% f* {*■. &\
L. O Sl / ti1 / &iacgr;» &iacgr; : J1
DE/EPO 782
d) . mit dem Objekttisch (520) verbundenen Mitteln zum Zurückverfahren (526) des Objekttisches zu dem Nullpunkt;
e) mit dem Objekttisch (520) verbundenen Mitteln zum Analysieren (540) einer tatsächlichen Position eines Bildes in Z-Richtung,-
f) mit dem Objekttisch (520) verbundenen Mitteln zum Verfahren
(526) des Objekttisches über einen zweiten Weg in negativer Richtung und dann Zurückkehren zu dem Nullpunkt;
g) mit dem Objekttisch (520) verbundenen Mitteln zum Analysieren (540) der tatsächlichen Position des Bildes in Z-Richtung;
h) mit dem Objekttisch (520) verbundenen Mitteln zur Umkehrung einer Verfahrrichtung des Objekttisches (520), so daß der Objekttisch (520) auf die Linse (302) zu verfahren wird,-
i) Mitteln zum Abspeichern (544, 546) jeder Z-Koordinate in einer Datenmatrix (124); und
j) mit den Mitteln zum Abspeichern (544, 546) verbundenen Mitteln zur Bestimmung (540) einer Differenz zwischen einer minimalen und einer maximalen Z-Koordinate, wobei der Betrag der Differenz als eine Wiederholgenauigkeit des Objektisches (52 0) genommen wird.
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