WO2019165484A1 - Apparatus and method for optically detecting an edge region of a flat object - Google Patents

Apparatus and method for optically detecting an edge region of a flat object Download PDF

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WO2019165484A1
WO2019165484A1 PCT/AT2019/060061 AT2019060061W WO2019165484A1 WO 2019165484 A1 WO2019165484 A1 WO 2019165484A1 AT 2019060061 W AT2019060061 W AT 2019060061W WO 2019165484 A1 WO2019165484 A1 WO 2019165484A1
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optical devices
edge
optical
measuring
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Robin PRIEWALD
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STRAPACOVA, Tatiana
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    • G01N2021/8829—Shadow projection or structured background, e.g. for deflectometry

Definitions

  • the invention relates to a device for optically detecting an edge region of a flat object, in particular a wafer, comprising at least one detector and a plurality of optical devices, each comprising a lighting unit, wherein between the at least one detector and the optical
  • Devices is a measuring range spanned in a measuring plane and with the optical devices in each case a rectilinear beam path through the measuring range to at least one detector can be generated and wherein the at least one detector and the cooperating with this optical devices are arranged on opposite sides of the measuring range.
  • the invention relates to a use of such a device.
  • the invention relates to a method for optical measurement of an edge of a flat object, in particular a wafer, wherein the edge of the
  • Lighting a wafer provided.
  • at least three cameras are provided which are directed from different sides onto the edge region of the wafer and with which in each case an image recording of the edge region takes place, wherein a defect to be recorded is illuminated in the bright field.
  • US 2006/0115142 A1 describes an apparatus and a method for inspecting an edge of a wafer, whereby at least one image of the edge is also recorded.
  • AT 510 605 B1 a device and a method for optical
  • the object of the invention is to provide a device of the type mentioned, which allows a shape and material-independent inspection of object edges.
  • Another object is to provide a use for such a device.
  • the first object is achieved if, in a device of the type mentioned, the at least one detector and the optical devices are arranged on a rigid carrier.
  • An advantage achieved by the invention is to be seen in particular in that a geometrical relationship between the at least one detector and the optical devices is fixed by the arrangement on a, in particular common, rigid carrier. Such a fixed geometric relationship allows a simple
  • the carrier has a recess open to one side.
  • the carrier may in particular be C-shaped. This allows easy insertion of an object to be measured in the device.
  • the at least one detector and the optical devices are at least partially positioned on opposite sides of the recess. This ensures that the object can be introduced between the at least one detector and the optical devices.
  • the at least one detector and / or the optical devices are preferably fixed in the measurement plane and / or adjustable perpendicular to the measurement plane. This ensures that the geometric relationship between the at least one detector and the optical devices is fixed in the measurement plane. By an adjustment perpendicular to the measuring plane production-related positional deviations can be compensated and / or a measurement accuracy can be increased.
  • the at least one detector is designed as a multi-line optoelectronic sensor.
  • a light from the optical devices in particular from tangential projection beams, can be detected in exact position as an electrical signal and on a surface which is larger in comparison with a single-line sensor.
  • the position of the signal or of the tangential projection beams on the detector is known, since thus an increased measurement accuracy can be achieved.
  • the position of the signal can be determined with improved accuracy.
  • one or more optical devices have a device for beam expansion and / or beam focusing. It is particularly advantageous if each optical device has a device for
  • Beam expansion and / or beam bundling has.
  • a means for beam expansion and / or beam focusing for example, a lens system may be provided.
  • the optical devices preferably each have at least one fixed and / or adjustable diaphragm. As a result, a lighting can be limited to a specific portion of the detector. Furthermore, it can be provided that the optical devices each comprise at least one light source which has a narrow-band emitting wavelength spectrum, for example with a maximum width at half maximum of 10 nm, in particular less than 5 nm, for example 3 nm. It is particularly advantageous if the
  • Wavelength spectrum is narrowband so that diffraction patterns are retained or diffraction phenomena arise in particular when lighting an object edge at the detector.
  • optical devices are each highly focusable
  • Light sources in particular lasers, laser diodes and / or superluminescent diodes, have.
  • At least one optical device a mirror is provided, which is positioned so that the beam path is deflected by the respective optical device and guided straight through the measuring plane to the detector.
  • virtual light sources can be positioned at locations that would be difficult to access for real light sources or that there is not enough space available for them. Such locations may be outside the carrier, for example.
  • a small carrier can be used and a compact design ensured, even if positioning of a light source in a region for which an enlarged carrier would otherwise be necessary is desired.
  • the carrier at least partially comprises a material which has a thermal conductivity of more than 100 W / (m K) and / or a
  • Thermal expansion coefficient of less than 100- 10 6 K 1 has.
  • a thermal conductivity may preferably be at least 300 W / (m K), in particular up to
  • the thermal expansion coefficient of the material is particularly preferably less than 50-10 6 K 1 , in particular about 10 -10 6 K 1 to
  • the carrier itself made of such a material or coated with such a material covered or encased is.
  • the carrier may be in good thermal contact with a heat sink.
  • Such a condition of the carrier ensures a thermal stability of the carrier or a deformation resistance, whereby temperature influences on a geometry of the device, in particular on a relative position of the at least one detector to the optical devices, and on the measurement accuracy are minimized.
  • temperature influences can be distributed by a high thermal conductivity of the material to the entire carrier and thereby homogenized.
  • a housing for housing the device is provided. As a result, the device against environmental influences such as dust or the like
  • the detector can be isolated from environmental or scattered light.
  • the carrier is connected to the housing mechanically decoupled. This reduces or minimizes external forces on the carrier. Such forces as occur, for example, in attaching the device can cause permanent deformation of the carrier when it is firmly connected to the housing. This would also result in a reduced measurement accuracy.
  • the carrier may for example be mounted or connected to the housing in only a small area. For this purpose, at least one fixation, in particular several
  • Fixations be provided, wherein a distance of a first fixation to a last fixation or a longitudinal extent of a single fixation is as small as possible and preferably less than 50 mm, in particular a maximum of 20 mm.
  • a fixation may include, for example, one or more screws, splices and / or welds. Alternatively, a mechanical decoupling of the carrier
  • the carrier is connected via spring elements or other elastic or movable elements with the housing.
  • the carrier could be connected to the housing, for example, with wires or rod-shaped connecting elements, which are movably mounted on the housing.
  • Beam path are positioned, at least partially a low reflection, in particular a diffuse surface. This ensures that the detector does not detect light from unwanted reflections. Moreover, it is also advantageous if components of the device, which are not positioned directly in the beam path, for example, the housing, the carrier, the optical devices themselves or optional
  • each optional mirror must have a reflective surface on at least one side.
  • the further object of the invention is in the use of such a device in an inspection of an edge and / or determination of a geometric
  • the object may in this case preferably be formed as a wafer.
  • the procedural object is achieved in that in a method of the type mentioned above, the edge of the object is illuminated sequentially with each at least one light source whose projections are detected by the at least one detector and evaluated diffraction phenomena, their positions on the at least one Detector can be determined.
  • a position on the at least one detector can be determined precisely and with a high position accuracy.
  • the edge of the object is illuminated simultaneously with a plurality of optical devices.
  • several tangential projection beams for calculating measurement points can be detected simultaneously and a measurement time can be reduced.
  • Measuring points is selected as a number of optical devices. As a result, a robustness of the measurement can be increased since existing redundancies become one
  • a maximum number of measuring points is limited by the number of optical devices.
  • a beam of the at least one light source is widened in a measurement plane and is bundled perpendicular to the measurement plane.
  • an elliptical illumination profile can be generated.
  • an illumination can be homogenized by a beam widening in the measurement plane, wherein an exposure energy to the respective sensor array and is maximized by bundling perpendicular to the measurement plane.
  • the beam is preferably expanded by means of a device for beam expansion in the measurement plane and bundled perpendicular to the measurement plane.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a device with a detector
  • Fig. 2 shows an embodiment of a device with two detectors
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a device with two detectors
  • FIG. 4 shows an embodiment of a device with a virtual light source
  • Fig. 5 is a side view of the device
  • Fig. 10 detector signals in sequential single exposure and simultaneously
  • FIG. 1 An embodiment of a device 1 is shown in Fig. 1.
  • a device 1 comprises a detector 3 and a plurality of optical devices which are positioned on a carrier 2.
  • the optical devices each comprise a lighting unit 4.
  • the carrier 2 is in this case designed as a plate with a recess 5 which is open toward one side.
  • Recess 5, as shown in Fig. 1 substantially rectangular, but also be shaped differently, for example, round or oval. It is advantageous if the
  • Recess 5 is positioned centrally in the carrier 2. Sometimes, a decentralized arrangement of the recess 5 may also be useful. Furthermore, it is expedient if the recess 5 is formed such that an object 15, for example a wafer, can be introduced into the recess 5.
  • the detector 3 and the optical devices are arranged on opposite sides of the recess 5 in this embodiment.
  • the illumination units 4 are aligned with a front substantially in the direction of detector 3, whereby a beam path is rectilinear and without deflection to the detector 3.
  • the detector 3 and the optical devices define a
  • Measuring plane 12 which is substantially parallel to the carrier 2 and in which a measuring range 6 is located.
  • the measuring range is just formed.
  • the optical devices are arranged substantially along a circular arc, so that a light of the optical devices in each case at a different angle to the edge region of the object 15 strikes or this touches. 1, two enveloping beams 7 of a light cone are shown for each illumination unit 4. To ensure a uniform measurement, it makes sense if the optical
  • Facilities are arranged at a uniform distance from each other.
  • For each optical device corresponds to a tangetial projection beam along an edge point on the object 15, which is why with increasing number of optical
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 1 has six optical devices. However, any number of optical devices may be provided, in particular three to one hundred, particularly preferably five to fifty. A number of optical devices are essentially limited by a space available on the carrier 2. In order to be able to position a large number of optical devices on the carrier 2, it may be advantageous if they are arranged offset from one another. In Fig. 2, another embodiment is shown, wherein such
  • Device 1 has two detectors 3 and also six optical devices. These are hereby combined in groups of three optical devices, with one group and one detector 3 cooperating in each case. Accordingly, a group of optical devices and a corresponding detector 3 are respectively positioned on opposite sides of the recess 5.
  • the groups may each comprise any number of, in particular three to fifty, optical devices.
  • a group comprises more than one detector.
  • FIG. 3 shows a further embodiment wherein, compared to FIG. 2, only the positions of the lighting units 4 and the detectors 3 are interchanged.
  • Fig. 4 is a detail view of a device 1 with a plurality of optical
  • FIG. 1 Facilities and a detector 3 shown.
  • a lighting unit 4 of an optical device is positioned away from the detector 3, this optical device comprising a mirror 8 which is positioned such that it emits a light which originates from the remote lighting unit 4 , deflected to the detector 3.
  • a virtual light source 9 ' is generated, which is positioned away from the detector 3 beyond a support edge and along a rectilinear beam path.
  • a further illumination angle can be achieved, which can not be achieved by positioning a real light source 9. This can be done at different positions on the carrier 2 by arranging a mirror 8, in particular if there is not sufficient space for a lighting unit 4 or a real light source 9 at the desired position.
  • Fig. 5 shows a side view of the device 1, wherein a lighting unit 4 and a detector 3 are shown.
  • the illustrated illumination unit 4 comprises a light source 9, a field diaphragm 11 and a device for beam expansion 10.
  • the illumination unit 4 and the detector 3 are in this case opposite each other on the
  • Carrier 2 is arranged, wherein a measuring plane 12 extends parallel to the carrier 2.
  • the illustrated lighting unit 4 is perpendicular to the measuring plane 12 adjustable. One degree of freedom for a movement is indicated by double arrows.
  • FIG. 6 shows a lighting unit 4 which likewise has a light source 9, a field diaphragm 11 and a device for beam widening 10.
  • Device for beam expansion 10 is in particular designed such that it expands the beam 7 in the measuring plane 12 and perpendicular to the measuring plane 12 bundles.
  • the illumination unit 4 in addition to the device for beam expansion 10 have a device for beam focusing. This leads essentially to a highly elliptical Auswerferprofil 13.
  • the lighting unit 4 can also without field stop 11 or devices for
  • Beam expansion 10 and / or beam focusing may be formed.
  • Field diaphragm 11 is provided which limits the beam 7 substantially to a narrow band 14. As a result, a scattered light can be reduced, which can cause undesired effects, such as interferences on the detector 3. It may also be advantageous for a mathematical evaluation if only certain subareas of the detector 3 are illuminated. Alternatively, a plurality of field stops 11 may be provided to further restrict the illumination profile 13. In addition, in Fig. 6 envelope of the expanded beam 7 are shown.
  • FIG. 7 shows a device 1 with a disc-shaped, flat object 15 to be measured, which is partially inserted in the recess 5.
  • the object 15 is introduced into the recess 5 such that an object edge substantially in one
  • Measuring range 6 is positioned. As a result, light, which of the
  • Lighting units 4 goes out, bent at the edge of the object.
  • Diffraction phenomena 17 are shown in an electrical signal 16 of the detector 3.
  • the detector 3 can be designed as an optoelectronic sensor.
  • a detailed view of an illumination of the object edge with the beams 7 impinging on the detector 3 is shown in FIG. 8.
  • the detector 3 in this case detects projections of the light sources 9 and supplies a detector signal 16.
  • the detector signal 16 is also shown in FIG. 8, wherein an abscissa axis indicates a position on the detector 3 and an ordinate axis indicates a measured value detected by the detector 3, for example a voltage. a current or intensity is plotted.
  • the detector signal 16 shown in this case was detected in sequential single exposure, ie in a successive exposure of one edge point by one optical device. Light diffracted at the edge of the object creates a characteristic
  • Diffraction phenomenon 17 in the detector signal 16 From this diffraction phenomenon 17, an exact position of the respective projection on the detector 3 can be determined. As a result, from the determined positions on the detector 3, a shape and a
  • Property of the object edge can be determined.
  • An evaluation can be done here, for example, with a mathematical model.
  • a mathematical model In order to increase the measuring accuracy or to ensure a reliability of the mathematical model, it makes sense, if device parameters are calibrated beforehand.
  • a measurement accuracy is improved with increasing number of optical devices and an increased number of tangential projection beams, which can be used to calculate a selected number of measurement points.
  • the number of measurement points may be the same as or less than the number of tangential projection rays.
  • FIG. 9 shows a detail image of an edge profile scan of an object 15 with the beams 7 or projections, which respectively correspond to an optical device.
  • a detector signal 16 is sequential
  • a detector signal 16 at simultaneous double exposure Single exposure and shown in the lower illustration, a detector signal 16 at simultaneous double exposure.
  • Simultaneous double exposure here means that a simultaneous exposure of two edge points by one optical device takes place. Depending on the number of optical devices in this sense, simultaneous triple, quadruple or any multiple exposures are feasible.

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Abstract

The invention relates to an apparatus (1) for optically detecting an edge region of a flat object (15), particularly of a wafer, comprising at least one detector (3) and a plurality of optical devices, which each comprise an illumination unit (4), wherein a measuring area in a measuring plane is spanned between the at least one detector (3) and the optical devices, and a linear beam path through the measuring area toward the at least one detector (3) can be generated by each of the optical devices, and wherein the at least one detector (3) and the optical devices cooperating therewith are arranged on opposite sides of the measuring area, wherein the at least one detector (3) and the optical devices are arranged on a rigid support (2). The invention further relates to the use of such a device (1) when inspecting an edge and/or determining a geometric edge property of an object (15). Furthermore, the invention relates to a method for optically measuring an edge of a flat object (15), particularly of a wafer, wherein the edge of the object (15) is illuminated by a plurality of light sources and the projection thereof is detected by at least one detector (3), wherein the edge of the object (15) is illuminated sequentially by at least one light source (9), the projections of the light sources are detected by the at least one detector (3), and diffraction phenomena occurring are analysed, wherein the positions thereof are determined on the at least one detector (3).

Description

Vorrichtung und Verfahren zur optischen Erfassung eines Randbereiches eines flachen Objektes  Apparatus and method for optically detecting a peripheral area of a flat object
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Erfassung eines Randbereiches eines flachen Objektes, insbesondere eines Wafers, umfassend zumindest einen Detektor und eine Vielzahl von optischen Einrichtungen, die jeweils eine Beleuchtungseinheit umfassen, wobei zwischen dem zumindest einen Detektor und den optischen The invention relates to a device for optically detecting an edge region of a flat object, in particular a wafer, comprising at least one detector and a plurality of optical devices, each comprising a lighting unit, wherein between the at least one detector and the optical
Einrichtungen ein Messbereich in einer Messebene aufgespannt ist und mit den optischen Einrichtungen jeweils ein geradliniger Strahlengang durch den Messbereich hindurch zum zumindest einen Detektor erzeugbar ist und wobei der zumindest eine Detektor und die mit diesem zusammenwirkenden optischen Einrichtungen an gegenüberliegenden Seiten des Messbereiches angeordnet sind. Devices is a measuring range spanned in a measuring plane and with the optical devices in each case a rectilinear beam path through the measuring range to at least one detector can be generated and wherein the at least one detector and the cooperating with this optical devices are arranged on opposite sides of the measuring range.
Weiter betrifft die Erfindung eine Verwendung einer derartigen Vorrichtung. Furthermore, the invention relates to a use of such a device.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur optischen Vermessung eines Randes eines flachen Objektes, insbesondere eines Wafers, wobei der Rand des Moreover, the invention relates to a method for optical measurement of an edge of a flat object, in particular a wafer, wherein the edge of the
Objektes mit einer Vielzahl von Lichtquellen beleuchtet und deren Projektion von zumindest einem Detektor erfasst wird. Object illuminated with a plurality of light sources and the projection of which is detected by at least one detector.
Aus dem Stand der Technik sind diverse Vorrichtungen bzw. Verfahren zur optischen Messung von Randbereichen flacher Objekte und zur Bewertung von Defekten an diesen bekannt. Ein Beispiel für eine derartige Vorrichtung ist in der DE 10 2007 024 525 A1 beschrieben. Bei einer solchen Vorrichtung ist eine Vielzahl von optischen Einrichtungen zur Various devices or methods for the optical measurement of edge regions of flat objects and for the evaluation of defects on them are known from the prior art. An example of such a device is described in DE 10 2007 024 525 A1. In such a device, a plurality of optical devices for
Beleuchtung eines Wafers vorgesehen. Darüber hinaus sind zumindest drei Kameras vorgesehen, welche von unterschiedlichen Seiten auf den Randbereich des Wafers gerichtet sind und mit welchen jeweils eine Bildaufnahme des Randbereiches erfolgt, wobei ein aufzunehmender Defekt im Hellfeld beleuchtet wird. Lighting a wafer provided. In addition, at least three cameras are provided which are directed from different sides onto the edge region of the wafer and with which in each case an image recording of the edge region takes place, wherein a defect to be recorded is illuminated in the bright field.
In der US 2006/0115142 A1 werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Inspektion eines Randes eines Wafers beschrieben, wobei ebenfalls zumindest ein Bild des Randes aufgenommen wird. In der AT 510 605 B1 werden eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur optischen US 2006/0115142 A1 describes an apparatus and a method for inspecting an edge of a wafer, whereby at least one image of the edge is also recorded. In AT 510 605 B1 a device and a method for optical
Messung von zumindest einer Dimension eines flachen Objektes beschrieben. Bei einer solchen Vorrichtung sind punktförmige Lichtquellen und zumindest ein den Lichtquellen gegenüberliegender Detektor vorgesehen. Measurement of at least one dimension of a flat object described. In such a device, punctiform light sources and at least one detector opposite the light sources are provided.
Derartige Vorrichtungen bzw. Verfahren weisen allerdings den Nachteil auf, dass eine Vermessung eines Objektrandes bzw. Beurteilung der Defekte an dem Objektrand von einer Form sowie von optischen Materialeigenschaften des Objektes, wie beispielsweise einer Reflexion, einer Absorption oder einer Transparenz, abhängig ist. However, such devices or methods have the disadvantage that a measurement of an object edge or assessment of the defects on the object edge is dependent on a shape and on optical material properties of the object, such as, for example, reflection, absorption or transparency.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, welche eine form- und materialunabhängige Inspektion von Objekträndern ermöglicht. The object of the invention is to provide a device of the type mentioned, which allows a shape and material-independent inspection of object edges.
Ein weiteres Ziel ist es, eine Verwendung für eine solche Vorrichtung anzugeben. Another object is to provide a use for such a device.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches eine form- und materialunabhängige Inspektion von Objekträndern ermöglicht. Die erste Aufgabe wird gelöst, wenn bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art der zumindest eine Detektor sowie die optischen Einrichtungen auf einem starren Träger angeordnet sind. It is another object of the invention to provide a method of the type mentioned, which allows a shape and material-independent inspection of object edges. The first object is achieved if, in a device of the type mentioned, the at least one detector and the optical devices are arranged on a rigid carrier.
Ein mit der Erfindung erzielter Vorteil ist insbesondere darin zu sehen, dass durch die Anordnung auf einem, insbesondere gemeinsamen, starren Träger eine geometrische Beziehung zwischen dem zumindest einen Detektor und den optischen Einrichtungen fixiert ist. Eine solche fixierte geometrische Beziehung erlaubt eine einfache An advantage achieved by the invention is to be seen in particular in that a geometrical relationship between the at least one detector and the optical devices is fixed by the arrangement on a, in particular common, rigid carrier. Such a fixed geometric relationship allows a simple
mathematische Modellierung des Randbereiches aus aufgenommenen Messwerten. Hierbei kann durch eine Belichtung eines Objektrandes und tangentialer Projektion eines Strahles aus einer optischen Einrichtung am Objektrand auf den zumindest einen mathematical modeling of the edge area from recorded measurements. In this case, by exposure of an object edge and tangential projection of a beam from an optical device on the object edge to the at least one
Detektor eine Position der Projektion am Detektor bestimmt werden. Dies kann für jede optische Einrichtung separat und nacheinander, in einer sogenannten sequenziellen Einzelbelichtung, oder jeweils für mehrere optische Einrichtungen gleichzeitig, in einer sogenannten simultanen Mehrfachbelichtung, erfolgen. Zweckmäßigerweise weist der Träger eine zu einer Seite hin geöffnete Ausnehmung auf. Der Träger kann insbesondere C-förmig ausgebildet sein. Dies ermöglicht ein einfaches Einbringen eines zu vermessenden Objektes in die Vorrichtung. Mit Vorteil sind der zumindest eine Detektor und die optischen Einrichtungen zumindest teilweise auf gegenüberliegenden Seiten der Ausnehmung positioniert. Dadurch ist gewährleistet, dass das Objekt zwischen den zumindest einen Detektor und die optischen Einrichtungen eingebracht werden kann. Bevorzugt sind der zumindest eine Detektor und/oder die optischen Einrichtungen in der Messebene fixiert und/oder senkrecht zur Messebene justierbar. Somit ist gewährleistet, dass die geometrische Beziehung zwischen dem zumindest einen Detektor und den optischen Einrichtungen in der Messebene fixiert ist. Durch eine Justierung senkrecht zur Messebene können fertigungsbedingte Positionsabweichungen ausgeglichen und/oder eine Messgenauigkeit erhöht werden. Detector a position of the projection to be determined at the detector. This can be done separately and sequentially for each optical device, in a so-called sequential single exposure, or in each case for a plurality of optical devices simultaneously, in a so-called simultaneous multiple exposure. Conveniently, the carrier has a recess open to one side. The carrier may in particular be C-shaped. This allows easy insertion of an object to be measured in the device. Advantageously, the at least one detector and the optical devices are at least partially positioned on opposite sides of the recess. This ensures that the object can be introduced between the at least one detector and the optical devices. The at least one detector and / or the optical devices are preferably fixed in the measurement plane and / or adjustable perpendicular to the measurement plane. This ensures that the geometric relationship between the at least one detector and the optical devices is fixed in the measurement plane. By an adjustment perpendicular to the measuring plane production-related positional deviations can be compensated and / or a measurement accuracy can be increased.
Es ist vorteilhaft, wenn der zumindest eine Detektor als mehrzeiliger optoelektronischer Sensor ausgebildet ist. Dadurch kann ein Licht von den optischen Einrichtungen, insbesondere von tangentialen Projektionsstrahlen, als elektrisches Signal positionsgenau und auf einer im Vergleich zu einem einzeiligen Sensor vergrößerten Fläche erfasst werden. Es ist insbesondere als Vorteil zu sehen, wenn die Position des Signals bzw. der tangentialen Projektionsstrahlen auf dem Detektor bekannt ist, da somit eine erhöhte Messgenauigkeit erreicht werden kann. Mit dem mehrzeiligen Sensor kann überdies die Position des Signals mit verbesserter Genauigkeit bestimmt werden. It is advantageous if the at least one detector is designed as a multi-line optoelectronic sensor. As a result, a light from the optical devices, in particular from tangential projection beams, can be detected in exact position as an electrical signal and on a surface which is larger in comparison with a single-line sensor. It is particularly advantageous if the position of the signal or of the tangential projection beams on the detector is known, since thus an increased measurement accuracy can be achieved. In addition, with the multi-line sensor, the position of the signal can be determined with improved accuracy.
Um eine homogene Ausleuchtung bzw. eine homogene Verteilung der Lichtstärke auf dem Detektor zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn eine oder mehrere optische Einrichtungen eine Einrichtung zur Strahlaufweitung und/oder Strahlbündelung aufweisen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn jede optische Einrichtung eine Einrichtung zur In order to ensure a homogeneous illumination or a homogeneous distribution of the light intensity on the detector, it is advantageous if one or more optical devices have a device for beam expansion and / or beam focusing. It is particularly advantageous if each optical device has a device for
Strahlaufweitung und/oder Strahlbündelung aufweist. Als Einrichtung zur Strahlaufweitung und/oder Strahlbündelung kann beispielsweise ein Linsensystem vorgesehen sein. Es können insbesondere eine Strahlaufweitung in der Messebene und/oder eine Beam expansion and / or beam bundling has. As a means for beam expansion and / or beam focusing, for example, a lens system may be provided. In particular, a beam widening in the measuring plane and / or a
Strahlbündelung normal zur Messebene erfolgen. Bevorzugt weisen die optischen Einrichtungen jeweils zumindest eine fixe und/oder justierbare Blende auf. Dadurch kann eine Beleuchtung auf einen bestimmten Teilbereich des Detektors beschränkt werden. Ferner kann vorgesehen sein, dass die optischen Einrichtungen jeweils zumindest eine Lichtquelle umfassen, welche ein schmalbandig abstrahlendes Wellenlängenspektrum aufweist, beispielsweise mit einer Halbwertsbreite von maximal 10 nm, insbesondere von weniger als 5 nm, beispielsweise 3 nm. Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Beam bundling is normal to the measuring plane. The optical devices preferably each have at least one fixed and / or adjustable diaphragm. As a result, a lighting can be limited to a specific portion of the detector. Furthermore, it can be provided that the optical devices each comprise at least one light source which has a narrow-band emitting wavelength spectrum, for example with a maximum width at half maximum of 10 nm, in particular less than 5 nm, for example 3 nm. It is particularly advantageous if the
Wellenlängenspektrum so schmalbandig ist, dass Beugungsmuster erhalten bleiben bzw. Beugungserscheinungen insbesondere bei Beleuchtung eines Objektrandes am Detektor entstehen. Wavelength spectrum is narrowband so that diffraction patterns are retained or diffraction phenomena arise in particular when lighting an object edge at the detector.
Zweckmäßig ist es, wenn die optischen Einrichtungen jeweils hoch fokussierbare It is expedient if the optical devices are each highly focusable
Lichtquellen, insbesondere Laser, Laserdioden und/oder Superlumineszenzdioden, aufweisen. Light sources, in particular lasers, laser diodes and / or superluminescent diodes, have.
Es ist günstig, wenn bei zumindest einer optischen Einrichtung ein Spiegel vorgesehen ist, welcher so positioniert ist, dass der Strahlengang von der jeweiligen optischen Einrichtung umgelenkt und geradlinig durch die Messebene hindurch zum Detektor geführt ist. Dadurch können beispielsweise virtuelle Lichtquellen an Orten positioniert werden, welche für reelle Lichtquellen schwer zugänglich wären oder ein Platzangebot für diese nicht ausreicht. Solche Orte können sich beispielsweise außerhalb des Trägers befinden. Somit kann ein kleiner Träger eingesetzt und eine kompakte Bauform gewährleistet sein, selbst wenn eine Positionierung einer Lichtquelle in einem Bereich, für welchen andernfalls ein vergrößerter Träger notwendig wäre, erwünscht ist. It is favorable if at least one optical device a mirror is provided, which is positioned so that the beam path is deflected by the respective optical device and guided straight through the measuring plane to the detector. As a result, for example, virtual light sources can be positioned at locations that would be difficult to access for real light sources or that there is not enough space available for them. Such locations may be outside the carrier, for example. Thus, a small carrier can be used and a compact design ensured, even if positioning of a light source in a region for which an enlarged carrier would otherwise be necessary is desired.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Träger zumindest teilweise ein Material umfasst, welches eine thermische Leitfähigkeit von mehr als 100 W/(m K) und/oder einen It is preferably provided that the carrier at least partially comprises a material which has a thermal conductivity of more than 100 W / (m K) and / or a
Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als 100- 106 K 1 aufweist. Eine thermische Leitfähigkeit kann vorzugsweise zumindest 300 W/(m K), insbesondere bis zu Thermal expansion coefficient of less than 100- 10 6 K 1 has. A thermal conductivity may preferably be at least 300 W / (m K), in particular up to
2000 W/(m K) betragen. Der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials beträgt besonders bevorzugt weniger als 50-106 K 1, insbesondere etwa 10- 106 K 1 bis 2000 W / (m K). The thermal expansion coefficient of the material is particularly preferably less than 50-10 6 K 1 , in particular about 10 -10 6 K 1 to
20- 106 K 1. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der Träger selbst aus einem solchen Material gefertigt oder mit einem solchen Material beschichtet, bedeckt oder ummantelt ist. Alternativ dazu kann der Träger in gutem thermischen Kontakt mit einer Wärmesenke stehen. Eine solche Beschaffenheit des Trägers gewährleistet eine thermische Stabilität des Trägers bzw. eine Verformungsfestigkeit, wodurch Temperatureinflüsse auf eine Geometrie der Vorrichtung, insbesondere auf eine Relativposition des zumindest einen Detektors zu den optischen Einrichtungen, und auf die Messgenauigkeit minimiert werden. Alternativ oder zusätzlich dazu können solche Temperatureinflüsse durch eine hohe thermische Leitfähigkeit des Materials auf den gesamten Träger verteilt und dadurch homogenisiert werden. Mit Vorteil ist ein Gehäuse zur Einhausung der Vorrichtung vorgesehen. Dadurch ist die Vorrichtung gegen Umwelteinflüsse wie beispielsweise Staub oder ähnliche 20- 10 6 K 1 . It can be provided that the carrier itself made of such a material or coated with such a material covered or encased is. Alternatively, the carrier may be in good thermal contact with a heat sink. Such a condition of the carrier ensures a thermal stability of the carrier or a deformation resistance, whereby temperature influences on a geometry of the device, in particular on a relative position of the at least one detector to the optical devices, and on the measurement accuracy are minimized. Alternatively or additionally, such temperature influences can be distributed by a high thermal conductivity of the material to the entire carrier and thereby homogenized. Advantageously, a housing for housing the device is provided. As a result, the device against environmental influences such as dust or the like
Verschmutzungen geschützt. Ferner kann dadurch der Detektor von Umgebungs- bzw. Streulicht isoliert sein. Um eine hohe Messgenauigkeit zu erreichen, welche unabhängig von Erschütterung oder sonstiger Bewegung oder Verformung der Vorrichtung ist, kann vorgesehen sein, dass der Träger mit dem Gehäuse mechanisch entkoppelt verbunden ist. Dadurch werden externe Kräfte auf den Träger reduziert bzw. minimiert. Solche Kräfte, wie diese beispielsweise bei einem Befestigen der Vorrichtung auftreten, können eine dauerhafte Verformung des Trägers verursachen, wenn dieser fest mit der Einhausung verbunden ist. Dies hätte ebenfalls eine reduzierte Messgenauigkeit zur Folge. Um den Träger vom Gehäuse mechanisch zu entkoppeln und somit einen Einfluss externer Kräfte zu reduzieren bzw. auf einen minimalen Bereich zu beschränken, kann der Träger beispielsweise in nur einem kleinen Bereich am Gehäuse montiert bzw. mit diesem verbunden sein. Hierfür kann zumindest eine Fixierung, insbesondere mehrere Pollution protected. Furthermore, the detector can be isolated from environmental or scattered light. In order to achieve a high accuracy of measurement, which is independent of vibration or other movement or deformation of the device, it can be provided that the carrier is connected to the housing mechanically decoupled. This reduces or minimizes external forces on the carrier. Such forces as occur, for example, in attaching the device can cause permanent deformation of the carrier when it is firmly connected to the housing. This would also result in a reduced measurement accuracy. In order to mechanically decouple the carrier from the housing and thus to reduce or limit the influence of external forces to a minimum range, the carrier may for example be mounted or connected to the housing in only a small area. For this purpose, at least one fixation, in particular several
Fixierungen, vorgesehen sein, wobei ein Abstand einer ersten Fixierung zu einer letzten Fixierung bzw. eine Längserstreckung einer einzelnen Fixierung möglichst klein ist und bevorzugt weniger als 50 mm, insbesondere maximal 20 mm beträgt. Eine Fixierung kann beispielsweise eine oder mehrere Schrauben, Klebestellen und/oder Schweißnähte umfassen. Alternativ dazu kann eine mechanische Entkoppelung des Trägers  Fixations, be provided, wherein a distance of a first fixation to a last fixation or a longitudinal extent of a single fixation is as small as possible and preferably less than 50 mm, in particular a maximum of 20 mm. A fixation may include, for example, one or more screws, splices and / or welds. Alternatively, a mechanical decoupling of the carrier
beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Träger über Federelemente oder sonstige elastische bzw. bewegliche Elemente mit dem Gehäuse verbunden ist. Der Träger könnte beispielsweise mit Drähten oder stabförmigen Verbindungselementen, welche beweglich am Gehäuse gelagert sind, mit diesem verbunden sein. Zweckmäßigerweise weisen Komponenten der Vorrichtung, welche in einem For example, take place in that the carrier is connected via spring elements or other elastic or movable elements with the housing. The carrier could be connected to the housing, for example, with wires or rod-shaped connecting elements, which are movably mounted on the housing. Expediently, components of the device, which in one
Strahlengang positioniert sind, zumindest teilweise eine reflektionsarme, insbesondere eine diffuse Oberfläche auf. Dadurch ist gewährleistet, dass der Detektor kein Licht von unerwünschten Reflexionen erfasst. Überdies ist es auch vorteilhaft, wenn Komponenten der Vorrichtung, welche nicht direkt im Strahlengang positioniert sind, beispielsweise das Gehäuse, der Träger, die optischen Einrichtungen selbst oder optionale Beam path are positioned, at least partially a low reflection, in particular a diffuse surface. This ensures that the detector does not detect light from unwanted reflections. Moreover, it is also advantageous if components of the device, which are not positioned directly in the beam path, for example, the housing, the carrier, the optical devices themselves or optional
Positioniereinrichtungen für das zu messende Objekt zumindest teilweise eine Positioning devices for the object to be measured at least partially one
reflektionsarme Oberfläche aufweisen. Eine derartige Oberfläche kann beispielsweise durch eine matte und/oder schwarze Oberflächenbeschichtung und/oder entsprechende Formgebung erreicht werden. Es ist selbstverständlich, dass jeder optionale Spiegel an zumindest einer Seite eine reflektierende Oberfläche aufweisen muss. have low-reflection surface. Such a surface can be achieved for example by a matt and / or black surface coating and / or appropriate shaping. It is understood that each optional mirror must have a reflective surface on at least one side.
Das weitere Ziel der Erfindung wird bei der Verwendung einer derartigen Vorrichtung bei einer Inspektion eines Randes und/oder Bestimmung einer geometrischen The further object of the invention is in the use of such a device in an inspection of an edge and / or determination of a geometric
Randbeschaffenheit eines Objektes erreicht. Das Objekt kann hierbei bevorzugt als Wafer ausgebildet sein. Edge condition of an object achieved. The object may in this case preferably be formed as a wafer.
Die verfahrensmäßige Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem Verfahren der eingangs genannten Art der Rand des Objektes sequenziell mit jeweils zumindest einer Lichtquelle beleuchtet wird, deren Projektionen mit dem zumindest einen Detektor erfasst und auftretende Beugungserscheinungen ausgewertet werden, wobei deren Positionen auf dem zumindest einen Detektor bestimmt werden. The procedural object is achieved in that in a method of the type mentioned above, the edge of the object is illuminated sequentially with each at least one light source whose projections are detected by the at least one detector and evaluated diffraction phenomena, their positions on the at least one Detector can be determined.
Durch eine Erfassung der Beugungserscheinungen kann eine Position auf dem zumindest einen Detektor präzise und mit einer hohen Positionsgenauigkeit bestimmt werden. By detecting the diffraction phenomena, a position on the at least one detector can be determined precisely and with a high position accuracy.
Mit Vorteil wird der Rand des Objektes mit mehreren optischen Einrichtungen gleichzeitig beleuchtet. Dadurch können mehrere tangentiale Projektionsstrahlen zur Berechnung von Messpunkten gleichzeitig erfasst und eine Messzeit verringert werden. Advantageously, the edge of the object is illuminated simultaneously with a plurality of optical devices. As a result, several tangential projection beams for calculating measurement points can be detected simultaneously and a measurement time can be reduced.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass eine kleinere Zahl von berechneten It is particularly preferred that a smaller number of calculated
Messpunkten als eine Zahl von optischen Einrichtungen gewählt wird. Dadurch kann eine Robustheit der Messung erhöht werden, da vorhandene Redundanzen zu einer Measuring points is selected as a number of optical devices. As a result, a robustness of the measurement can be increased since existing redundancies become one
Verbesserung einer Zuverlässigkeit und/oder einer automatischen Messfehlererkennung ausgenützt werden können. Eine maximale Zahl von Messpunkten ist durch die Zahl von optischen Einrichtungen beschränkt. Improvement of reliability and / or automatic measurement error detection can be exploited. A maximum number of measuring points is limited by the number of optical devices.
Vorteilhaft ist es, wenn ein Strahl der zumindest einen Lichtquelle in einer Messebene aufgeweitet und senkrecht zur Messebene gebündelt wird. Dadurch kann ein elliptisches Ausleuchteprofil erzeugt werden. Durch eine Strahlaufweitung in der Messebene kann insbesondere eine Ausleuchtung homogenisiert werden, wobei durch eine Bündelung senkrecht zur Messebene eine Belichtungsenergie auf das jeweilige Sensorarray und maximiert wird. Mit dem elliptischen Ausleuchteprofil können somit sehr kurze It is advantageous if a beam of the at least one light source is widened in a measurement plane and is bundled perpendicular to the measurement plane. As a result, an elliptical illumination profile can be generated. In particular, an illumination can be homogenized by a beam widening in the measurement plane, wherein an exposure energy to the respective sensor array and is maximized by bundling perpendicular to the measurement plane. With the elliptical Auswerferprofil can thus very short
Belichtungszeiten und eine entsprechend hohe Messrate erreicht werden. Hierfür wird der Strahl bevorzugt mittels einer Einrichtung zur Strahlaufweitung in der Messebene aufgeweitet und senkrecht zur Messebene gebündelt. Exposure times and a correspondingly high measuring rate can be achieved. For this purpose, the beam is preferably expanded by means of a device for beam expansion in the measurement plane and bundled perpendicular to the measurement plane.
Die Erfindung wird im Weiteren detaillierter erläutert. In den Zeichnungen, auf welche dabei Bezug genommen wird, zeigen: The invention will be explained in more detail below. In the drawings, to which reference is made, show:
Fig. 1 eine Ausführungsform einer Vorrichtung mit einem Detektor; Fig. 1 shows an embodiment of a device with a detector;
Fig. 2 eine Ausführungsform einer Vorrichtung mit zwei Detektoren;  Fig. 2 shows an embodiment of a device with two detectors;
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung mit zwei Detektoren;  3 shows a further embodiment of a device with two detectors;
Fig. 4 eine Ausführungsform einer Vorrichtung mit einer virtuellen Lichtquelle; 4 shows an embodiment of a device with a virtual light source;
Fig. 5 eine Seitenansicht der Vorrichtung;  Fig. 5 is a side view of the device;
Fig. 6 eine Beleuchtungseinheit;  6 shows a lighting unit;
Fig. 7 eine Vorrichtung mit einem scheibenförmigen Objekt;  7 shows a device with a disk-shaped object;
Fig. 8 eine Detailansicht eines Randbereiches mit korrespondierendem Signal;  8 shows a detail view of a border area with a corresponding signal;
Fig. 9 eine Detailansicht eines belichteten Randbereiches; 9 shows a detailed view of an exposed edge area;
Fig. 10 Detektorsignale bei sequenzieller Einzelbelichtung und simultaner  Fig. 10 detector signals in sequential single exposure and simultaneously
Doppelbelichtung. Double exposure.
Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 ist in Fig. 1 dargestellt. Eine derartige Vorrichtung 1 umfasst einen Detektor 3 und eine Vielzahl von optischen Einrichtungen, welche auf einem Träger 2 positioniert sind. Die optischen Einrichtungen umfassen in dieser Ausführungsform jeweils eine Beleuchtungseinheit 4. Der Träger 2 ist hierbei als Platte mit einer zu einer Seite hin geöffneten Ausnehmung 5 ausgebildet. Die An embodiment of a device 1 is shown in Fig. 1. Such a device 1 comprises a detector 3 and a plurality of optical devices which are positioned on a carrier 2. In this embodiment, the optical devices each comprise a lighting unit 4. The carrier 2 is in this case designed as a plate with a recess 5 which is open toward one side. The
Ausnehmung 5 kann wie in Fig. 1 gezeigt im Wesentlichen rechteckig, allerdings auch anders geformt sein, beispielsweise rund oder oval. Es ist vorteilhaft, wenn die Recess 5, as shown in Fig. 1 substantially rectangular, but also be shaped differently, for example, round or oval. It is advantageous if the
Ausnehmung 5 zentral im Träger 2 positioniert ist. Manchmal kann eine dezentrale Anordnung der Ausnehmung 5 ebenfalls sinnvoll sein. Ferner ist es zweckmäßig, wenn die Ausnehmung 5 so ausgebildet ist, dass ein Objekt 15, beispielsweise ein Wafer, in die Ausnehmung 5 eingebracht werden kann. Recess 5 is positioned centrally in the carrier 2. Sometimes, a decentralized arrangement of the recess 5 may also be useful. Furthermore, it is expedient if the recess 5 is formed such that an object 15, for example a wafer, can be introduced into the recess 5.
Der Detektor 3 und die optischen Einrichtungen sind in diesem Ausführungsbeispiel an gegenüberliegenden Seiten der Ausnehmung 5 angeordnet. Darüber hinaus sind die Beleuchtungseinheiten 4 mit einer Vorderseite im Wesentlichen Richtung Detektor 3 ausgerichtet, wodurch ein Strahlengang geradlinig und ohne Umlenkung zum Detektor 3 verläuft. Der Detektor 3 sowie die optischen Einrichtungen definieren hierbei eine The detector 3 and the optical devices are arranged on opposite sides of the recess 5 in this embodiment. In addition, the illumination units 4 are aligned with a front substantially in the direction of detector 3, whereby a beam path is rectilinear and without deflection to the detector 3. The detector 3 and the optical devices define a
Messebene 12, welche im Wesentlichen parallel zum Träger 2 liegt und in welcher ein Messbereich 6 liegt. Der Messbereich ist hierbei eben ausgebildet. Die optischen Einrichtungen sind im Wesentlichen entlang eines Kreisbogens angeordnet, sodass ein Licht der optischen Einrichtungen jeweils in einem unterschiedlichen Winkel auf den Randbereich des Objektes 15 trifft bzw. diesen streift. In Fig. 1 sind für jede Beleuchtungseinheit 4 zwei einhüllende Strahlen 7 eines Lichtkegels dargestellt. Um eine gleichmäßige Messung zu gewährleisten, ist es sinnvoll, wenn die optischen Measuring plane 12, which is substantially parallel to the carrier 2 and in which a measuring range 6 is located. The measuring range is just formed. The optical devices are arranged substantially along a circular arc, so that a light of the optical devices in each case at a different angle to the edge region of the object 15 strikes or this touches. 1, two enveloping beams 7 of a light cone are shown for each illumination unit 4. To ensure a uniform measurement, it makes sense if the optical
Einrichtungen in einem gleichmäßigen Abstand zueinander angeordnet sind. Zu jeder optischen Einrichtung korrespondiert ein tangetialer Projektionsstrahl entlang eines Randpunktes auf dem Objekt 15, weshalb mit steigender Anzahl von optischen Facilities are arranged at a uniform distance from each other. For each optical device corresponds to a tangetial projection beam along an edge point on the object 15, which is why with increasing number of optical
Einrichtungen eine Messgenauigkeit erhöht werden kann. Üblicherweise wird für jede optische Einrichtung ein Messpunkt berechnet. Wird jedoch für mehrere optische Facilities a measurement accuracy can be increased. Usually, a measuring point is calculated for each optical device. However, for multiple optical
Einrichtungen eine geringere Anzahl berechneter Messpunkte gewählt bzw. werden mehrere tangentiale Projektionsstrahlen zu einem einzigen berechneten Messpunkt verarbeitet, so kann dadurch eine Robustheit der Messung erhöht werden. Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel weist sechs optische Einrichtungen auf. Es können allerdings beliebig viele optische Einrichtungen vorgesehen sein, insbesondere drei bis hundert, besonders bevorzugt fünf bis fünfzig. Eine Anzahl von optischen Einrichtungen ist im Wesentlichen durch ein Platzangebot auf dem Träger 2 limitiert. Um eine große Anzahl von optischen Einrichtungen auf dem Träger 2 positionieren zu können, kann es vorteilhaft sein, wenn diese versetzt zueinander angeordnet sind. In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei eine derartige If a smaller number of calculated measuring points are selected or if a plurality of tangential projection beams are processed to a single calculated measuring point, robustness of the measurement can thereby be increased. The exemplary embodiment shown in FIG. 1 has six optical devices. However, any number of optical devices may be provided, in particular three to one hundred, particularly preferably five to fifty. A number of optical devices are essentially limited by a space available on the carrier 2. In order to be able to position a large number of optical devices on the carrier 2, it may be advantageous if they are arranged offset from one another. In Fig. 2, another embodiment is shown, wherein such
Vorrichtung 1 zwei Detektoren 3 und ebenfalls sechs optische Einrichtungen aufweist. Diese sind hierbei in Gruppen zu je drei optischen Einrichtungen zusammengefasst, wobei jeweils eine Gruppe und ein Detektor 3 Zusammenwirken. Dementsprechend sind jeweils eine Gruppe von optischen Einrichtungen und ein dazugehöriger Detektor 3 an gegenüberliegenden Seiten der Ausnehmung 5 positioniert. Selbstverständlich können die Gruppen jeweils beliebig viele, insbesondere drei bis fünfzig, optische Einrichtungen umfassen. Ferner kann vorgesehen sein, dass eine Gruppe mehr als einen Detektor umfasst. Device 1 has two detectors 3 and also six optical devices. These are hereby combined in groups of three optical devices, with one group and one detector 3 cooperating in each case. Accordingly, a group of optical devices and a corresponding detector 3 are respectively positioned on opposite sides of the recess 5. Of course, the groups may each comprise any number of, in particular three to fifty, optical devices. Furthermore, it can be provided that a group comprises more than one detector.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, wobei im Vergleich zu Fig. 2 lediglich die Positionen der Beleuchtungseinheiten 4 und der Detektoren 3 vertauscht sind. In Fig. 4 ist eine Detailansicht einer Vorrichtung 1 mit einer Vielzahl von optischen FIG. 3 shows a further embodiment wherein, compared to FIG. 2, only the positions of the lighting units 4 and the detectors 3 are interchanged. In Fig. 4 is a detail view of a device 1 with a plurality of optical
Einrichtungen und einem Detektor 3 dargestellt. Im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist hierbei eine Beleuchtungseinheit 4 einer optischen Einrichtung vom Detektor 3 abgewandt positioniert, wobei diese optische Einrichtung einen Spiegel 8 umfasst, welcher so positioniert ist, dass dieser ein Licht, welches von der abgewandten Beleuchtungseinheit 4 herrührt, auf den Detektor 3 umlenkt. Dadurch wird eine virtuelle Lichtquelle 9‘ erzeugt, welche jenseits eines Trägerrandes und entlang eines geradlinigen Strahlengangs vom Detektor 3 entfernt positioniert ist. Somit kann ein weiterer Beleuchtungswinkel erreicht werden, welcher durch Positionierung einer reellen Lichtquelle 9 nicht erreicht werden kann. Dies kann an verschiedenen Positionen am Träger 2 durch Anordnung eines Spiegels 8 erfolgen, insbesondere wenn an der gewünschten Position nicht ausreichend Platz für eine Beleuchtungseinheit 4 bzw. eine reelle Lichtquelle 9 ist. Facilities and a detector 3 shown. In contrast to the embodiment illustrated in FIG. 1, a lighting unit 4 of an optical device is positioned away from the detector 3, this optical device comprising a mirror 8 which is positioned such that it emits a light which originates from the remote lighting unit 4 , deflected to the detector 3. As a result, a virtual light source 9 'is generated, which is positioned away from the detector 3 beyond a support edge and along a rectilinear beam path. Thus, a further illumination angle can be achieved, which can not be achieved by positioning a real light source 9. This can be done at different positions on the carrier 2 by arranging a mirror 8, in particular if there is not sufficient space for a lighting unit 4 or a real light source 9 at the desired position.
Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung 1 , wobei eine Beleuchtungseinheit 4 und ein Detektor 3 dargestellt sind. Die dargestellte Beleuchtungseinheit 4 umfasst eine Lichtquelle 9, eine Feldblende 11 sowie eine Einrichtung zur Strahlaufweitung 10. Die Beleuchtungseinheit 4 und der Detektor 3 sind hierbei gegenüberliegend auf dem Fig. 5 shows a side view of the device 1, wherein a lighting unit 4 and a detector 3 are shown. The illustrated illumination unit 4 comprises a light source 9, a field diaphragm 11 and a device for beam expansion 10. The illumination unit 4 and the detector 3 are in this case opposite each other on the
Träger 2 angeordnet, wobei eine Messebene 12 parallel zum Träger 2 verläuft. Die dargestellte Beleuchtungseinheit 4 ist senkrecht zur Messebene 12 justierbar. Ein Freiheitsgrad für eine Bewegung ist mit Doppelpfeilen angedeutet. Carrier 2 is arranged, wherein a measuring plane 12 extends parallel to the carrier 2. The illustrated lighting unit 4 is perpendicular to the measuring plane 12 adjustable. One degree of freedom for a movement is indicated by double arrows.
In Fig. 6 ist eine Beleuchtungseinheit 4 dargestellt, welche ebenfalls eine Lichtquelle 9, eine Feldblende 11 und eine Einrichtung zur Strahlaufweitung 10 aufweist. Die FIG. 6 shows a lighting unit 4 which likewise has a light source 9, a field diaphragm 11 and a device for beam widening 10. The
Einrichtung zur Strahlaufweitung 10 ist insbesondere derart ausgebildet, dass diese den Strahl 7 in der Messebene 12 aufweitet und senkrecht zur Messebene 12 bündelt. Hierfür kann die Beleuchtungseinheit 4 zusätzlich zur Einrichtung zur Strahlaufweitung 10 eine Einrichtung zur Strahlbündelung aufweisen. Dies führt im Wesentlichen zu einem stark elliptischen Ausleuchteprofil 13. In einer besonders einfachen Ausführung kann die Beleuchtungseinheit 4 ebenso ohne Feldblende 11 bzw. Einrichtungen zur  Device for beam expansion 10 is in particular designed such that it expands the beam 7 in the measuring plane 12 and perpendicular to the measuring plane 12 bundles. For this purpose, the illumination unit 4 in addition to the device for beam expansion 10 have a device for beam focusing. This leads essentially to a highly elliptical Auswerferprofil 13. In a particularly simple embodiment, the lighting unit 4 can also without field stop 11 or devices for
Strahlaufweitung 10 und/oder Strahlbündelung ausgebildet sein. Um das Beam expansion 10 and / or beam focusing may be formed. To that
Ausleuchteprofil 13 auf einen bestimmten Bereich zu beschränken, ist hierbei die Restrict lighting profile 13 to a specific area, this is the
Feldblende 11 vorgesehen, welche den Strahl 7 im Wesentlichen auf ein schmales Band 14 limitiert. Dadurch kann ein Streulicht reduziert werden, welches unerwünschte Effekte, wie Interferenzen am Detektor 3, verursachen kann. Es kann weiter für eine mathematische Auswertung vorteilhaft sein, wenn nur bestimmte Teilbereiche des Detektors 3 ausgeleuchtet werden. Alternativ kann eine Vielzahl von Feldblenden 11 vorgesehen sein, um das Ausleuchteprofil 13 weiter einzuschränken. Darüber hinaus sind in Fig. 6 Einhüllende des aufgeweiteten Strahles 7 dargestellt. Field diaphragm 11 is provided which limits the beam 7 substantially to a narrow band 14. As a result, a scattered light can be reduced, which can cause undesired effects, such as interferences on the detector 3. It may also be advantageous for a mathematical evaluation if only certain subareas of the detector 3 are illuminated. Alternatively, a plurality of field stops 11 may be provided to further restrict the illumination profile 13. In addition, in Fig. 6 envelope of the expanded beam 7 are shown.
Fig. 7 zeigt eine Vorrichtung 1 mit einem zu messenden scheibenförmigen, flachen Objekt 15, welches teilweise in die Ausnehmung 5 eingebracht ist. Das Objekt 15 ist so in die Ausnehmung 5 eingebracht, dass ein Objektrand im Wesentlichen in einem FIG. 7 shows a device 1 with a disc-shaped, flat object 15 to be measured, which is partially inserted in the recess 5. The object 15 is introduced into the recess 5 such that an object edge substantially in one
Messbereich 6 positioniert ist. Dadurch wird Licht, welches von den Measuring range 6 is positioned. As a result, light, which of the
Beleuchtungseinheiten 4 ausgeht, am Objektrand gebeugt. Derartige Lighting units 4 goes out, bent at the edge of the object. such
Beugungserscheinungen 17 zeigen sich in einem elektrischen Signal 16 des Detektors 3. Der Detektor 3 kann hierfür als optoelektronischer Sensor ausgebildet sein. Eine Detailansicht einer Beleuchtung des Objektrandes mit den am Detektor 3 auftreffenden Strahlen 7 ist in Fig. 8 gezeigt. Der Detektor 3 erfasst hierbei Projektionen der Lichtquellen 9 und liefert ein Detektorsignal 16. Das Detektorsignal 16 ist ebenfalls in Fig. 8 gezeigt, wobei auf einer Abszissenachse eine Position am Detektor 3 und auf einer Ordinatenachse ein vom Detektor 3 erfasster Messwert, beispielsweise eine Spannung, ein Strom oder eine Intensität, aufgetragen ist. Das hierbei gezeigte Detektorsignal 16 wurde bei sequenzieller Einzelbelichtung, also bei einer aufeinander folgenden Belichtung von jeweils einem Randpunkt durch jeweils eine optische Einrichtung, erfasst. Licht welches am Objektrand gebeugt wird, erzeugt eine charakteristische Diffraction phenomena 17 are shown in an electrical signal 16 of the detector 3. For this purpose, the detector 3 can be designed as an optoelectronic sensor. A detailed view of an illumination of the object edge with the beams 7 impinging on the detector 3 is shown in FIG. 8. The detector 3 in this case detects projections of the light sources 9 and supplies a detector signal 16. The detector signal 16 is also shown in FIG. 8, wherein an abscissa axis indicates a position on the detector 3 and an ordinate axis indicates a measured value detected by the detector 3, for example a voltage. a current or intensity is plotted. The detector signal 16 shown in this case was detected in sequential single exposure, ie in a successive exposure of one edge point by one optical device. Light diffracted at the edge of the object creates a characteristic
Beugungserscheinung 17 im Detektorsignal 16. Aus dieser Beugungserscheinung 17 kann eine exakte Position der jeweiligen Projektion am Detektor 3 ermittelt werden. In der Folge können aus den ermittelten Positionen am Detektor 3 eine Form und eine Diffraction phenomenon 17 in the detector signal 16. From this diffraction phenomenon 17, an exact position of the respective projection on the detector 3 can be determined. As a result, from the determined positions on the detector 3, a shape and a
Beschaffenheit des Objektrandes bestimmt werden. Eine Auswertung kann hierbei beispielsweise mit einem mathematischen Modell erfolgen. Um die Messgenauigkeit zu erhöhen bzw. eine Zuverlässigkeit des mathematischen Modells zu gewährleisten ist es sinnvoll, wenn Geräteparameter zuvor kalibriert werden. Eine Messgenauigkeit wird mit steigender Anzahl von optischen Einrichtungen und einer dadurch erhöhten Anzahl von tangentialen Projektionsstrahlen verbessert, wobei diese zur Berechnung einer gewählten Anzahl von Messpunkten herangezogen werden können. Die Anzahl von Messpunkten kann gleich wie die Anzahl von tangentialen Projektionsstrahlen oder geringer als diese gewählt sein. Property of the object edge can be determined. An evaluation can be done here, for example, with a mathematical model. In order to increase the measuring accuracy or to ensure a reliability of the mathematical model, it makes sense, if device parameters are calibrated beforehand. A measurement accuracy is improved with increasing number of optical devices and an increased number of tangential projection beams, which can be used to calculate a selected number of measurement points. The number of measurement points may be the same as or less than the number of tangential projection rays.
Fig. 9 zeigt eine Detailabbildung eines Randprofil-Scans eines Objektes 15 mit den Strahlen 7 bzw. Projektionen, welche jeweils einer optischen Einrichtung entsprechen. 9 shows a detail image of an edge profile scan of an object 15 with the beams 7 or projections, which respectively correspond to an optical device.
In Fig. 10 ist in der oberen Darstellung ein Detektorsignal 16 bei sequenzieller In Fig. 10, in the upper illustration, a detector signal 16 is sequential
Einzelbelichtung und in der unteren Darstellung ein Detektorsignal 16 bei simultaner Doppelbelichtung gezeigt. Simultane Doppelbelichtung bedeutet hierbei, dass eine gleichzeitige Belichtung von zwei Randpunkten durch jeweils eine optische Einrichtung erfolgt. Abhängig von der Anzahl von optischen Einrichtungen sind in diesem Sinn auch simultane Dreifach-, Vierfach- oder beliebige Mehrfachbelichtungen durchführbar. Single exposure and shown in the lower illustration, a detector signal 16 at simultaneous double exposure. Simultaneous double exposure here means that a simultaneous exposure of two edge points by one optical device takes place. Depending on the number of optical devices in this sense, simultaneous triple, quadruple or any multiple exposures are feasible.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung (1) zur optischen Erfassung eines Randbereiches eines flachen Objektes (15), insbesondere eines Wafers, umfassend zumindest einen Detektor (3) und eine Vielzahl von optischen Einrichtungen, die jeweils eine Beleuchtungseinheit (4) umfassen, wobei zwischen dem zumindest einen Detektor (3) und den optischen A device (1) for optically detecting an edge region of a flat object (15), in particular a wafer, comprising at least one detector (3) and a plurality of optical devices, each comprising a lighting unit (4), wherein between the at least one Detector (3) and the optical
Einrichtungen ein Messbereich (6) in einer Messebene (12) aufgespannt ist und mit den optischen Einrichtungen jeweils ein geradliniger Strahlengang durch den Messbereich (6) hindurch zum zumindest einen Detektor (3) erzeugbar ist und wobei der zumindest eine Detektor (3) und die mit diesem zusammenwirkenden optischen Einrichtungen an gegenüberliegenden Seiten des Messbereiches (6) angeordnet sind, dadurch Device is a measuring range (6) spanned in a measuring plane (12) and the optical means each a rectilinear beam path through the measuring range (6) through at least one detector (3) can be generated and wherein the at least one detector (3) and the with this cooperating optical devices are arranged on opposite sides of the measuring area (6)
gekennzeichnet, dass der zumindest eine Detektor (3) sowie die optischen Einrichtungen auf einem starren Träger (2) angeordnet sind. in that the at least one detector (3) and the optical devices are arranged on a rigid carrier (2).
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) eine zu einer Seite hin geöffnete Ausnehmung (5) aufweist. 2. Device (1) according to claim 1, characterized in that the carrier (2) has a recess open to one side (5).
3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Detektor (3) und die optischen Einrichtungen zumindest teilweise auf 3. Device (1) according to claim 2, characterized in that the at least one detector (3) and the optical devices at least partially
gegenüberliegenden Seiten der Ausnehmung (5) positioniert sind. opposite sides of the recess (5) are positioned.
4. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Detektor (3) und/oder die optischen Einrichtungen in der 4. Device (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one detector (3) and / or the optical devices in the
Messebene (12) fixiert und/oder senkrecht zur Messebene (12) justierbar sind. Fixed measuring plane (12) and / or perpendicular to the measuring plane (12) are adjustable.
5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Detektor (3) als mehrzeiliger optoelektronischer Sensor ausgebildet ist. 5. Device (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the at least one detector (3) is designed as a multi-line optoelectronic sensor.
6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere optische Einrichtungen eine Einrichtung zur Strahlaufweitung (10) und/oder Strahlbündelung aufweisen. 6. Device (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that one or more optical means comprise means for beam expansion (10) and / or beam focusing.
7. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Einrichtungen jeweils zumindest eine fixe und/oder justierbare Blende aufweisen. 7. Device (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the optical devices each have at least one fixed and / or adjustable aperture.
8. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Einrichtungen jeweils zumindest eine Lichtquelle (9) umfassen, welche ein schmalbandig abstrahlendes Wellenlängenspektrum aufweist. 8. Device (1) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the optical devices each comprise at least one light source (9), which has a narrow-band emitting wavelength spectrum.
9. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Einrichtungen jeweils hoch fokussierbare Lichtquellen (9), insbesondere9. Device (1) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the optical devices each highly focusable light sources (9), in particular
Laser, Laserdioden und/oder Superlumineszenzdioden, aufweisen. Lasers, laser diodes and / or superluminescent diodes.
10. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei zumindest einer optischen Einrichtung ein Spiegel (8) vorgesehen ist, welcher so positioniert ist, dass der Strahlengang von der jeweiligen optischen Einrichtung umgelenkt und geradlinig durch die Messebene (12) hindurch zum Detektor (3) geführt ist. 10. Device (1) according to one of claims 1 to 9, characterized in that at least one optical device, a mirror (8) is provided, which is positioned so that the beam path of the respective optical device deflected and rectilinearly through the measuring plane (12) is guided through to the detector (3).
11. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) zumindest teilweise ein Material umfasst, welches eine thermische Leitfähigkeit von mehr als 100 W/(m K) und/oder einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als 100- 106 K 1 aufweist. 11. Device (1) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the carrier (2) at least partially comprises a material having a thermal conductivity of more than 100 W / (m K) and / or a coefficient of thermal expansion of less as 100-10 6 K 1 .
12. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse zur Einhausung der Vorrichtung (1) vorgesehen ist. 12. Device (1) according to one of claims 1 to 11, characterized in that a housing for housing the device (1) is provided.
13. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) mit dem Gehäuse mechanisch entkoppelt verbunden ist. 13. Device (1) according to one of claims 1 to 12, characterized in that the carrier (2) is mechanically decoupled connected to the housing.
14. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Komponenten der Vorrichtung (1), welche in einem Strahlengang positioniert sind, zumindest teilweise eine reflektionsarme, insbesondere eine diffuse Oberfläche aufweisen. 14. Device (1) according to one of claims 1 to 13, characterized in that components of the device (1), which are positioned in a beam path, at least partially have a low reflection, in particular a diffuse surface.
15. Verwendung einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 bei einer Inspektion eines Randes und/oder Bestimmung einer geometrischen Randbeschaffenheit eines Objektes (15). 15. Use of a device (1) according to any one of claims 1 to 14 in an inspection of an edge and / or determination of a geometric edge condition of an object (15).
16. Verfahren zur optischen Vermessung eines Randes eines flachen Objektes (15), insbesondere eines Wafers, wobei der Rand des Objektes (15) mit einer Vielzahl von Lichtquellen (9) beleuchtet und deren Projektion von zumindest einem Detektor (3) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand des Objektes (15) sequenziell mit jeweils zumindest einer Lichtquelle (9) beleuchtet wird, deren Projektionen mit dem zumindest einen Detektor (3) erfasst und auftretende Beugungserscheinungen (17) ausgewertet werden, wobei deren Positionen auf dem zumindest einen Detektor (3) bestimmt werden. 16. A method for optical measurement of an edge of a flat object (15), in particular a wafer, wherein the edge of the object (15) with a plurality of light sources (9) illuminated and the projection of which is detected by at least one detector (3) in that the edge of the object (15) is illuminated sequentially with in each case at least one light source (9) whose projections are detected by the at least one detector (3) and diffraction phenomena (17) are evaluated, their positions being on the at least one detector (3) be determined.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand des Objektes (15) mit mehreren optischen Einrichtungen gleichzeitig beleuchtet wird. 17. The method according to claim 16, characterized in that the edge of the object (15) is illuminated simultaneously with a plurality of optical devices.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine kleinere Zahl von berechneten Messpunkten als eine Zahl von optischen Einrichtungen gewählt wird. 18. The method of claim 16 or 17, characterized in that a smaller number of calculated measuring points is selected as a number of optical devices.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein19. The method according to any one of claims 16 to 18, characterized in that a
Strahl (7) der zumindest einen Lichtquelle (9) in einer Messebene (12) aufgeweitet und senkrecht zur Messebene (12) gebündelt wird. Beam (7) of the at least one light source (9) in a measurement plane (12) is expanded and bundled perpendicular to the measurement plane (12).
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