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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Autofokuseinrichtung für eine Abbildungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie ein Autofokussierungsverfahren für eine Abbildungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
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Eine solche Autofokuseinrichtung ist beispielsweise aus der
DE 10 2008 005 356 A1 bekannt. Das grundliegende Prinzip bei einer solchen Autofokuseinrichtung besteht darin, ein intensitätsmoduliertes Gitterbild schräg auf das zu fokussierende Objekt abzubilden und über eine Kamera aufzunehmen. Der lateral in der Aufnahme variierende Kontrast kann dann ausgewertet werden, um die Defokussierung in Aufnahmerichtung zu ermitteln.
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Es besteht jedoch häufig die Schwierigkeit, daß Strukturen des Objektes zu einer unerwünschten Modulation der Intensität des abgebildeten Gitterbildes führen. Da die Strukturen von Objekt zu Objekt variieren können, können nicht vorhersehbare Intensitätsvariationen auftreten, die zu einer Reduzierung der Genauigkeit bei der Bestimmung der Defokussierung und somit auch zu einer Reduzierung der Fokussierungsgenauigkeit der Autofokuseinrichtung führen.
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Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Autofokuseinrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß eine höhere Fokussierungsgenauigkeit erzielt werden kann. Ferner soll ein Autofokussierungsverfahren der eingangs genannten Art bezüglich seiner Fokussierungsgenauigkeit verbessert werden.
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Die Aufgabe wird bei einer Autofokuseinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Steuermodul das zweite Bewegungsmodul so ansteuert, daß während der Belichtungszeit zur Aufnahme des Bildes der Objekttisch relativ zum Bildaufnahmemodul in einer Ebene parallel zur zweiten Fokusebene bewegt wird.
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Durch die relative Bewegung des Objekttisches wird somit auch das Objekt während der Belichtungszeit zur Aufnahme des Bildes relativ zum Bildaufnahmemodul bewegt, so daß Strukturierungen des Objektes in der Aufnahme quasi verwischt werden. Dies führt zur einer Reduzierung der durch die Strukturierung des Objektes bedingten Intensitätsmodulation in der Aufnahme, wodurch eine deutlich genauere Bestimmung der vorliegenden Defokussierung des Objektes möglich ist, was zu einer höheren Fokussierungsgenauigkeit für die Abbildungsvorrichtung führt.
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Die durch das zweite Bewegungsmodul bedingte relative Bewegung von Objekttisch und Bildaufnahmemodul (insbesondere während der Belichtungszeit) wird bevorzugt durch Bewegen bzw. Verfahren des Objekttisches realisiert. Alternativ ist es möglich, den Objekttisch nicht zu bewegen und statt dessen das Bildaufnahmemodul zu verschieben, um die relative Bewegung des Objekttisches relativ zum Bildaufnahmemodul in einer Ebene parallel zur zweiten Fokusebene zu erzielen. Auch ist es möglich, daß sowohl der Objekttisch als auch das Bildaufnahmemodul bewegt werden, um die erfindungsgemäße Relativbewegung in der Ebene parallel zur zweiten Fokusebene zu erzielen.
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Um die Abstandsänderung zwischen dem Objekttisch und der Abbildungsoptik mittels dem ersten Bewegungsmodul durchzuführen, kann entweder die Abbildungsoptik oder der Objekttisch bewegt werden. Natürlich ist es auch möglich, sowohl den Objekttisch als auch die Abbildungsoptik zu bewegen, um die gewünschte Abstandsänderung durchzuführen.
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Insbesondere kann das Steuermodul das zweite Bewegungsmodul so ansteuern, daß während der Belichtungszeit der Objekttisch relativ zum Bildaufnahmemodul mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird. Durch diese Maßnahme konnten besonders gute Verbesserungen der Fokussierungsgenauigkeit erreicht werden.
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Das Steuermodul kann das zweite Bewegungsmodul so ansteuern, daß während der Belichtungszeit der Objekttisch relativ zum Bildaufnahmemodul in einer einzigen Richtung bewegt wird. Dies erleichtert die Ansteuerung des Objekttisches und ist technisch leicht zu realisieren.
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Bei der erfindungsgemäßen Autofokuseinrichtung kann das Steuermodul das zweite Bewegungsmodul so ansteuern, daß während der Belichtungszeit der Objekttisch relativ zum Bildaufnahmemodul in zumindest zwei unterschiedlichen Richtungen bewegt wird. Insbesondere kann der Objekttisch relativ zum Bildaufnahmemodul entlang einer beliebigen zweidimensionalen Trajektorie bewegt werden, wie z.B. einem Kreis, einer Ellipse, einem Rechteck, einem Quadrat, einer Spirale, etc.
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Insbesondere kann das Fokussierbild in einer ersten Richtung periodisch intensitätsmoduliert sein und kann das Steuermodul das zweite Bewegungsmodul so ansteuern, daß während der Belichtungszeit der Objekttisch relativ zum Bildaufnahmemodul in einer zweiten Richtung bewegt wird, die nicht senkrecht ist zur Projektion der ersten Richtung auf die zweite Fokusebene. Bevorzugt ist die Bewegungsrichtung des Objekttisches relativ zum Bildaufnahmemodul parallel zur Projektion der ersten Richtung auf die zweite Fokusebene. Damit kann eine besonders hohe Justiergenauigkeit erreicht werden.
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Bei der erfindungsgemäßen Autofokuseinrichtung kann das Steuermodul das zweite Bewegungsmodul so ansteuern, daß während der Belichtungszeit der Objekttisch relativ zum Bildaufnahmemodul eine Strecke zurücklegt, die mindestens der Länge einer Periode des Fokussierbildes entlang der zweiten Richtung in der zweiten Fokusebene entspricht. Bevorzugt kann die zurückgelegte Streckenlänge einer Ausdehnung des Bildfeldes des Bildaufnahmemoduls entsprechen. Wenn das Objekt periodisch angeordnete Strukturen aufweist, kann das Steuermodul den Objekttisch so ansteuern, daß dieser während der Belichtungszeit eine Strecke zurücklegt, die größer oder gleich der Periodenlänge der periodisch angeordneten Strukturen ist. Insbesondere kann die zurückgelegte Streckenlänge im Bereich der einfachen bis tausendfachen Länge der Periodenlänge der periodisch angeordneten Strukturen (insbesondere entlang der zweiten Richtung in der zweiten Fokusebene) liegen.
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Bei der Autofokuseinrichtung können die erste und die zweite Fokusebene zusammenfallen. Dies kann z. B. der Fall sein, wenn als Bildaufnahmemodul die Abbildungsoptik der Abbildungsvorrichtung verwendet wird. Dies weist den zusätzlichen Vorteil auf, daß kein separates Bildaufnahmemodul vorgesehen werden muß. Es kann die schon vorhandene Abbildungsoptik für die Autofokussierung benutzt werden. Auch können in diesem Fall das erste und zweite Bewegungsmodul dasselbe Bewegungsmodul sein.
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Bei der erfindungsgemäßen Autofokuseinrichtung kann das Steuermodul zur Ermittlung der Änderung des Abstandes zwischen dem Objekttisch und der Abbildungsoptik die Aufnahme hinsichtlich Intensitätsvariationen und/oder des Kontrastverlaufes auswerten.
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Das Bildaufnahmemodul kann insbesondere einen flächigen Bildsensor, wie z. B. CCD- oder CMOS-Sensor aufweisen. Das Bildaufnahmemodul kann das Objekt zusammen mit dem darauf abgebildeten Fokussierbild in der zweiten Fokusebene beispielsweise konfokal detektieren. In diesem Fall kann das Fokussierbild beispielsweise eine konfokale Punkt- oder Strichbeleuchtung sein, wie dies bei konfokalen Mikroskopen bekannt ist.
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Wenn das Bildaufnahmemodul zur Aufnahme des zweidimensionalen Bildes eine konfokale Detektion durchführt, kann zumindest eine geometrische Ausdehnung des aufgenommenen Fokussierbildes zur Ermittlung der notwendigen Änderung des Abstandes zwischen dem Objekttisch und der Abbildungsoptik ausgewertet werden. Bei einer konfokalen Punktbeleuchtung kann dies z.B. der Durchmesser des aufgenommenen Punktes sein.
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Bei der konfokalen Detektion wird der Objekttisch relativ zum Bildaufnahmemodul während der Belichtungszeit im Fall einer schlitzförmigen Blende im Bildaufnahmemodul nicht parallel zum Schlitz, sondern quer dazu (bevorzugt senkrecht dazu) bewegt und im Fall einer kreisförmigen Blende im Bildaufnahmemodul in einer oder mehreren Richtungen bewegt.
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Das Steuermodul kann im aufgenommenen Bild Strukturierungen des aufgenommenen Objektes herausmitteln, wobei diese Mittelung bevorzugt entlang der Bewegungsrichtung des Objekttisches relativ zum Bildaufnahmemodul während der Belichtungszeit durchgeführt wird.
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Insbesondere kann bei der erfindungsgemäßen Autofokuseinrichtung das Objekt mittels dem zweiten Bewegungsmodul vor der Durchführung der Aufnahme in der zweiten Fokusebene (und somit ohne Objektversatz) positioniert werden.
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Das Beleuchtungsmodul enthält bevorzugt eine Beleuchtungsquelle, die inkohärente oder partiell kohärente Beleuchtungsstrahlung abgibt, und ein Transmissionsgitter zur Erzeugung des Fokussierbildes. Das Transmissionsgitter weist bevorzugt in einer ersten Richtung ein periodisch variierendes Transmissionsverhalten auf.
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Die erfindungsgemäße Autofokuseinrichtung kann Bestandteil der Abbildungsvorrichtung sein. Die Abbildungsvorrichtung kann insbesondere als Mikroskop ausgebildet sein. Bevorzugt ist sie ein Mikroskop im Bereich der Untersuchung von Lithographiemasken und/oder Wafern für die Halbleiterindustrie.
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Das Gitter kann natürlich nicht nur als transmissives Gitter, sondern auch als reflektives Gitter ausgebildet sein. Insbesondere ist es möglich, das Gitter mittels einem räumlichen Lichtmodulator, wie z. B. einer Kippspiegelmatrix zu erzeugen. Das Gitter kann nicht nur passiv sein (also beleuchtet werden), sonder es ist auch möglich, das Gitter aktiv auszubilden. Dazu können beispielsweise selbst leuchtende Lichtmodulatoren eingesetzt werden, wie z. B. OLED-Modulatoren.
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Die Aufgabe wird ferner bei einem Autofokussierverfahren gemäß der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Objekttisch relativ zum Bildaufnahmemodul während der Belichtungszeit zur Aufnahme des Bildes in einer Ebene parallel zur zweiten Fokusebene bewegt wird.
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Damit wird während der Aufnahme quasi ein mechanisches Verwischen der Strukturierung des Objektes durchgeführt, wodurch die Defokusbestimmung und somit die Autofokussierung mit höherer Genauigkeit durchgeführt werden kann.
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Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Autofokussierverfahrens sind in den abhängigen Verfahrensansprüchen angegeben.
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Es wird ferner bereitgestellt eine Verwendung der erfindungsgemäßen Autofokussiereinrichtung (einschließlich ihrer Weiterbildung) bei einer Abbildungsvorrichtung, die eine Abbildungsoptik mit einer ersten Fokusebene, einen Objekttisch zum Haltern eines Objektes und ein erstes Bewegungsmodul zum relativen Bewegen von Objekttisch und Abbildungsoptik aufweist, um den Abstand und/oder die Lage zweier oder mehrerer Marken des Objektes zu messen. Dazu kann mit der erfindungsgemäßen Autofokussiereinrichtung jede der beiden Marken fokussiert und dann aufgenommen werden und kann anhand der Aufnahmen sowie der Bewegung des Objekttisches relativ zur Abbildungsoptik zwischen den Aufnahmen der Abstand der beiden Marken gemessen werden.
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Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Autofokuseinrichtung so weitergebildet werden, daß mit ihr das erfindungsgemäße Autofokussierverfahren sowie die Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Autofokussierverfahrens ausgeführt werden können. Ferner kann das erfindungsgemäße Autofokussierverfahren so weitergebildet werden, daß es die Verfahrensschritte der erfindungsgemäßen Autofokuseinrichtung sowie ihrer Weiterbildungen enthält.
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Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Autofokuseinrichtung;
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2 eine weitere Darstellung der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Autofokuseinrichtung;
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3 eine Draufsicht des Transmissionsgitters 13 von 1 und 2;
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4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Bestimmung der Defokussierung basierend auf einer Abbildung des schräg gestellten Gitters 13;
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5 eine schematische Darstellung des vom Detektor S der CCD-Kamera 10 aufgenommenen Luftbildes 23;
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6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Versatzes des reflektierten Fokussierbildes bei einer Defokussierung des Objektes;
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7 eine schematische Darstellung der Aufnahme des CCD-Detektors S der Kamera 10 des Luftbildes 23 des reflektierten Fokussierbildes von 6;
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8 eine Darstellung des Intensitätsprofils der Aufnahme von 5;
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9 eine Darstellung des aus dem Intensitätsprofil von 8 abgeleiteten Kontrastprofils;
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10 eine schematische Ansicht einer Strukturierung des Objektes 3;
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11 eine schematische Darstellung des Luftbildes bei der Verwendung des Objektes gemäß 10;
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12 eine Darstellung des aus der Aufnahme von 11 abgeleiteten Kontrastprofils;
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13 eine Darstellung zur Erläuterung der Anordnung des Objektes 3 mit einem vorbestimmten Objektversatz Δz relativ zur Fokusebene 20 zur Bestimmung der Defokussierung;
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14 eine schematische Darstellung des Luftbildes bei Vorsehen eines bestimmten Objektversatzes Δz gemäß 13;
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15 eine schematische Darstellung des Kontrastprofils, das aus der Darstellung von 14 abgeleitet ist;
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16 ein weiteres Kontrastprofil für eine andere Objektstrukturierung und ohne Objektversatz;
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17 ein Kontrastprofil für eine andere Objektstrukturierung mit Objektversatz;
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18 eine schematische Darstellung eines Luftbildes, das gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer Bewegung des Objektes während der Aufnahme mittels dem Detektor S der CCD-Kamera 10 und ohne Objektversatz Δz aufgenommen wurde;
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19 eine schematische Darstellung des Kontrastprofils, das aus der Aufnahme gemäß 18 gewonnen wurde;
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20 eine schematische Darstellung eines Luftbildes, das gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer Bewegung des Objektes während der Aufnahme mittels dem Detektor S der CCD-Kamera 10 und mit Objektversatz Δz aufgenommen wurde;
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21 ein Kontrastprofil, das aus der Aufnahme gemäß 20 gewonnen wurde;
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22 eine Darstellung des Autofokuskontrastes bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in Abhängigkeit des gewählten Objektversatzes Δz für verschiedene Abstände der Kontaktlochmaskierungen 25 gemäß 10;
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23 eine Darstellung des Fehlers bei der Bestimmung des Ortes der besten Fokussierung in Abhängigkeit des Objektversatzes Δz für verschiedene Abstände der Kontaktlochmaskierungen 25 gemäß 10, und
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24 eine Darstellung zur Erläuterung der Erzielung einer konstanten Geschwindigkeit des Objekttisches während der Belichtungszeit der Aufnahme.
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Bei der in 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Autofokuseinrichtung 1 in einem Mikroskop 2 zur Untersuchung von Lithographiemasken 3 integriert.
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Das Mikroskop 2 umfaßt eine Beleuchtungsquelle 4, die inkohärente oder partiell kohärente Beleuchtungsstrahlung mit einer Wellenlänge von z.B. 193 nm abgibt. Die Beleuchtungsstrahlung wird über einen ersten Umlenkspiegel 5 und einen zweiten Umlenkspiegel 6 zum Abbildungsobjektiv 7 geführt und mittels diesem zur Beleuchtung auf die Lithographiemaske 3 gerichtet (1).
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Die Lithographiemaske 3 bzw. das Objekt 3 wird über das Abbildungsobjektiv 7, den teiltransparenten Umlenkspiegel 6 sowie eine Tubusoptik 8, die zusammen eine Abbildungsoptik 9 bilden, auf eine CCD-Kamera 10 abgebildet, um ein Bild eines Teiles des Objektes 3 zu erzeugen. Beispielsweise kann mit dem Mikroskop 2 die laterale Position von Justiermarken der Lithographiemaske 3 hochgenau bestimmt werden.
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Das Mikroskop 2 weist ferner einen Objekttisch 11 auf, mit dem das Objekt 3 sowohl lateral (also in y-Richtung = senkrecht zur Zeichenebene sowie in x-Richtung) als auch in Beobachtungsrichtung (also in z-Richtung) positioniert werden kann. Der Objekttisch 11 bildet somit ein Bewegungsmodul 30 zum relativen Bewegen von Objekttisch 11 und Abbildungsoptik 9. Alternativ kann das Bewegungsmodul 30 so ausgebildet sein, daß der Objekttisch 11 nur in x- und y-Richtung bewegt wird und die Abbildungsoptik 9 in z-Richtung bewegt wird. Auch kann z.B. nur die Abbildungsoptik in x-, y- und z-Richtung bewegt werden.
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Die Autofokuseinrichtung 1 nutzt die Beleuchtungsquelle 4 sowie das Abbildungsobjektiv 7 des Mikroskopes 2 zur Beleuchtung des Objektes 3 mit einem Fokussierbild und nutzt das Abbildungsobjektiv 7, die Tubusoptik 8 und die CCD-Kamera 10 zur Aufnahme des auf das Objekt 3 abgebildeten Fokussierbildes.
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Dazu ist einerseits der erste Umlenkspiegel 5 verschiebbar (durch Doppelpfeil P1 angedeutet), so daß er aus dem Strahlengang der von der Beleuchtungsquelle 4 kommenden Beleuchtungsstrahlung herausbewegt werden kann, wie in 2 gezeigt ist. Daher trifft die Beleuchtungsstrahlung auf einen dritten Umlenkspiegel 12, der die Beleuchtungsstrahlung durch ein gegenüber der Ausbreitungsrichtung der Beleuchtungsstrahlung um 45° gekipptes Gitter 13 lenkt. Der Kippwinkel kann jedoch auch jeder andere Winkel aus dem Bereich zwischen 0 und 90° sein. Die Gitterstruktur wird über eine Autofokusoptik 14, zwei weitere Umlenkspiegel 15, 16, dem zweiten Umlenkspiegel 6 sowie dem Abbildungsobjektiv 7 auf das Objekt 3 abgebildet. Der Umlenkspiegel 16 ist dabei so verfahrbar vorgesehen (Doppelpfeil P2), daß er von der in 1 gezeigten Stellung in die in 2 gezeigte Stellung verfahrbar ist, um die Abbildung des Fokussierbildes auf das Objekt 3 zu ermöglichen.
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Das Gitter 13 kann beispielsweise, wie in 3 gezeigt ist, als Strichgitter ausgebildet sein, das abwechselnd transparente Streifen 17 und nicht transparente Steifen 18 (schraffiert dargestellt) aufweist. Die Gitterlinien (Streifen 17, 18) erstrecken sich in y-Richtung, so daß die Gitterperiode sich bei Abbildung auf das Objekt 3 in x-Richtung (aufgrund der in 1 und 2 dargestellten Kippung) erstreckt.
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Zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung wird zunächst unter Bezugnahme auf 4–7 das Prinzip der Ermittlung der Fokusposition unter Zuhilfenahme einer Aufnahme des schräg auf das Objekt 3 abgebildeten Gitters 13 beschrieben.
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Durch die Schrägstellung des Gitters 13 und die verkleinerte Abbildung des Gitters 13 mittels der Autofokusoptik 14 und dem Abbildungsobjektiv 7 mit einer numerischen Apertur von 0,6 beträgt der Winkel α, den die Fokussierebene bzw. die Fokusmodulebene, in der das Fokussierbild 19 liegt, mit der Fokusebene 20 der Abbildungsoptik 9 des Mikroskopes 2 einschließt, ungefähr 9°. Bei der in 4 gezeigten Darstellung wird angenommen, daß das Objekt 3 bzw. seine Oberseite genau in der Fokusebene 20 positioniert ist. Das auf das Objekt 3 abgebildete Gitter 13 und somit das Fokussierbild 19 wird am Objekt 3 reflektiert, wie durch die durchgezogene Linie 21 angedeutet ist, und mittels der Abbildungsoptik 9 in die Detektorebene 22 des CCD-Flächensensors S (in 1 und 2 schematisch dargestellt) der CCD-Kamera 10 als Luftbild 23 abgebildet.
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Bei optimaler Fokussierung (d. h. Positionierung des Objektes 3 in der Fokusebene 20) sieht der CCD-Detektor das in 5 angedeutete (Luft-)Bild 23, wenn das Objekt 3 selbst keine Struktur aufweist und somit als idealisierter Spiegel angesehen werden kann. Nachdem das Fokussierbild 19 in 4 die Fokusebene 20 in der Mitte (in x-Richtung gesehen) schneidet, schneidet auch das reflektierte Fokusbild 21 die Fokusebene 20 in der Mitte, wodurch der Ort der besten Fokussierung BF des reflektierten Fokussierbildes 21 in der Mitte liegt und das Luftbild 23 des reflektierten Fokussierbildes 21 am CCD-Detektor in der Mitte M am schärfsten ist und in beiden Richtungen (in x-Richtung und in -x-Richtung) nach außen abnimmt. Gleiches gilt für den Kontrast im Luftbild 23.
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Aufgrund der gewählten Schrägstellung des Gitters 13 und der Verkleinerung bei der Abbildung des Gitters 13 beträgt der Abstand ΔF des Randes des reflektierten Fokusbildes 21 von der Fokusebene 20 hier 2 µm.
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Wenn z. B. das Objekt 3 etwas defokussiert ist, weil es etwas unterhalb der Fokusebene 20 positioniert ist, wie in 6 dargestellt ist, führt dies zu einer Verschiebung des Ortes der besten Fokussierung BF des reflektierten Luftbildes 23. Dadurch liegt auch im Luftbild 23 am CCD-Detektor eine Verschiebung des Ortes der schärfsten Abbildung vor, wie dies z. B. in 7 angedeutet ist. Eine Defokussierung des Objektes 3 (also eine Abweichung in z-Richtung) führt im Luftbild 23 zu einer lateralen Verschiebung (in x-Richtung) des Ortes der schärfsten Abbildung.
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Das mittels der CCD-Kamera aufgenommene Luftbild 23 wird einer Steuereinheit 24 (1 und 2) der Autofokusvorrichtung 1 zugeführt. Die Steuereinheit 24 kann beispielsweise für jeden x-Wert des Luftbildes eine Mittelung in dazu senkrechter Richtung durchführen, um ein nur von der x-Koordinate abhängendes Intensitätsprofil abzuleiten. Nachdem der Kippwinkel des Gitters 13, der Verkleinerungsfaktor bei der Beleuchtung des Objektes 3 sowie der Vergrößerungsfaktor bei der Aufnahme des Luftbildes 23 bekannt sind, kann die ermittelte Intensität in Abhängigkeit des Abstandes z von der Fokusebene 20 aufgetragen werden, wie dies in 8 dargestellt ist. In 8 ist dabei die Intensität des Luftbildes 23 von 5 aufgetragen, d. h. das Objekt 3 ist optimal fokussiert. So liegt das Intensitätsmaximum bei z = 0 nm (Ort der optimalen Fokussierung), so daß die berechnete Defokussierung BF auch gleich 0 nm ist. Die Defokussierung BF gibt hier die Abweichung der Oberseite des Objektes von der Fokusebene 20 in nm an.
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Durch eine Faltungsoperation kann aus dem Intensitätsprofil das in 9 gezeigte Kontrastprofil abgeleitet werden. Die Position des Kontrastmaximums entspricht der Defokussierung, die hier Null beträgt, da das Kontrastmaximum bei z = 0 nm liegt.
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Es hat sich jedoch gezeigt, daß die auf dem Objekt 3 vorhandene Strukturierung zu einer unerwünschten Intensitätsmodulation des aufgenommenen Luftbildes 23 führt, was einen Fehler ΔBF bei der Berechnung der Defokussierung BF verursacht.
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In 10 ist schematisch eine Strukturierung des Objektes 3 dargestellt, wobei diese Strukturierung beispielsweise einer Kontaktlochmaske entspricht, bei der eine Vielzahl von Kontaktlochmaskierungen 25 (die in 10 schematisch als Quadrate gezeichnet sind) in Zeilen und Spalten regelmäßig angeordnet sind.
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Dies führt bei dem Luftbild 23 zu der in 11 schematisch dargestellten Intensitätsmodulation. Das entsprechende Kontrastprofil, das in gleicher Weise wie das Kontrastprofil gemäß 9 ermittelt wird, ist in 12 gezeigt. Wie der Darstellung zu entnehmen ist, führt dies bei dem hier gezeigten Beispiel zu einem Fehler bei der Bestimmung des Ortes der besten Fokussierung BF von ΔBF = 191 nm.
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Man kann nun versuchen, diesen Fehler dadurch zu verringern, daß das Objekt
3 bei der Autofokussierung nicht mehr möglichst optimal in der Fokusebene
20 positioniert wird, sondern daß das Objekt in z-Richtung um einen vorbestimmten Objektversatz Δz (beispielsweise 5 µm) von der Fokusebene
20 beabstandet angeordnet wird, wie schematisch in
13 dargestellt ist. Dieser Ansatz ist beispielsweise in der
DE 10 2008 005 356 A1 detaillierter beschrieben, deren Inhalt hiermit mit aufgenommen wird. Bei dem hier angenommenen Objekt
3 gemäß
10 würde man ein Luftbild gemäß
14 erhalten. Die Intensitätsmodulation ist reduziert, so daß bei der Bestimmung des Ortes der besten Fokussierung BF anhand des Kontrastprofils gemäß
15 nur noch ein Fehler von ΔBF = 38 nm auftreten würde.
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Es hat sich jedoch gezeigt, daß die im Luftbild 23 auftretenden Intensitätsschwankungen sehr stark von der Gitterperiode des Gitters 13 sowie der Gitterperiode der regelmäßigen Strukturen des Objektes 3 abhängt. Wenn z. B. bei der in 10 gezeigten Kontaktlochmaske 3 die Kontaktlöcher kleiner und ihre Abstände kleiner werden, führt dies zu den in 16 und 17 gezeigten Kontrastprofilen, wobei 16 das Kontrastprofil ohne Versatz des Objektes relativ zur Objektebene 20 gemäß 12 (also Δz = 0) und 17 das Kontrastprofil mit Versatz (Δz = 5 µm) gemäß 15 zeigt. In diesem Fall ist der Fehler ΔBF bei der Bestimmung des Ortes der besten Fokussierung BF gemäß 16 nur 24 nm, während er gemäß 17 – 50 nm beträgt.
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Um nun sicher eine Reduzierung des Fehlers ΔBF bei der Bestimmung des Ortes der besten Fokussierung BF für unterschiedlich strukturierte Objekte 3 zu erreichen, steuert die Steuereinheit 24 den Objekttisch 11 während der Aufnahme des Luftbildes 23 so an, daß der Objekttisch 11 in x-Richtung (quer zu den Gitterlinien des auf das Objekt 3 projizierten Gitters 13) bewegt wird. Die Bewegung ist eine Bewegung mit bevorzugt konstanter Geschwindigkeit während der Belichtung des CCD-Flächensensors S. Dies führt für den Fall ohne Objektversatz (Δz = 0) zu einem Luftbild gemäß 18 und einem Kontrastprofil gemäß 19. Der Fehler ΔBF bei der Bestimmung des Ortes der besten Fokussierung BF beträt dann nur noch 2 nm bei vergleichbaren Parametern zu dem in Verbindung mit 11 und 12 beschriebenen Beispiel, bei dem der Fehler 191 nm betrug.
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In 20 ist das Luftbild für den Fall gemäß 13 (Objektversatz Δz = 5 µm) gezeigt, wobei jedoch wiederum die laterale Bewegung während der Bildaufnahme durchgeführt wurde, so daß sich das in 21 gezeigte Kontrastprofil ergibt. Hier beträgt der Fehler nun nur noch 10 nm im Vergleich zu den ursprünglichen 38 nm. Somit wird selbst bei der Variante mit dem vorbestimmten Objektversatz Δz des Objektes 3 relativ zur Fokusebene 20 eine deutliche Verbesserung bei der Bestimmung des Ortes der besten Fokussierung erreicht.
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In 22 ist entlang der Ordinate der Autofokuskontrast bei dem erfindungsgemäßen Vorgehen der lateralen Bewegung des Objektes 3 bei den Aufnahmen in Abhängigkeit des gewählten Objektversatzes Δz, der entlang der Abszisse aufgetragen ist, für verschiedene Abstände der Kontaktflächenmaskierungen 25 aufgetragen.
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Die Kurve K1 betrifft einen Abstand der Kontaktlochmaskierungen 25 von 1 µm, die Kurve K2 betrifft ein Kontaktlochmaskierungsabstand von 3 µm und die Kurve K3 von 9 µm. Die Kurve K4 ist als Vergleich eingezeichnet und betrifft ein Objekt ohne Kontaktlochmaskierungen. Wie den Kurven entnommen werden kann, hängt der Autofokuskontrast stark von der Strukturierung des Objektes 3 sowie vom Objektversatz ab.
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In 23 ist für die Kurven K1–K4 der Fehler ΔBF bei der Bestimmung des Ortes der besten Fokussierung BF entlang der Ordinate in Abhängigkeit des Objektversatzes Δz entlang der Abszisse aufgetragen. Auch hier sind deutlich die starken Schwankungen in Abhängigkeit der Strukturierung und des Objektversatzes Δz ersichtlich. Je nach Konstellation kann ein gewisser Objektversatz zu einem sehr guten Ergebnis führen. Jedoch ist dies eher als zufällig zu betrachten. Die besten Ergebnisse werden mit einem Objektversatz Δz von 0 µm erzielt, wie den 22 und 23 zu entnehmen ist.
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In 24 ist die Geschwindigkeit des Objekttisches 11 in Abhängigkeit der Zeit aufgetragen. Nach einer Beschleunigungsphase tA1 und einer Pufferzeit tB1 findet während der Zeit tE die Belichtung des CCD-Flächensensors statt. Daran schließt sich wiederum eine Pufferzeit tB2 sowie eine Abbremsphase tA2 an. Durch die Art der Ansteuerung des Objekttisches 11 kann sichergestellt werden, daß während der Belichtung des CCD-Flächensensors eine Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit stattfindet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008005356 A1 [0002, 0071]
