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Title:
APPARATUS AND METHOD FOR OPTICALLY DETECTING AN EDGE REGION OF A FLAT OBJECT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/165484
Kind Code:
A1
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).

Inventors:
PRIEWALD ROBIN (AT)
Application Number:
PCT/AT2019/060061
Publication Date:
September 06, 2019
Filing Date:
February 25, 2019
Export Citation:
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Assignee:
STRAPACOVA TATIANA (AT)
International Classes:
G01B11/02; G01N21/95
Foreign References:
US20020125448A12002-09-12
EP1418446A22004-05-12
US5821423A1998-10-13
US20110299095A12011-12-08
US20050117162A12005-06-02
Attorney, Agent or Firm:
WIRNSBERGER & LERCHBAUM PATENTANWÄLTE OG (AT)
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Claims:
Patentansprüche

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

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

gekennzeichnet, dass der zumindest eine Detektor (3) sowie die optischen Einrichtungen auf einem starren Träger (2) angeordnet sind. 2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) eine zu einer Seite hin geöffnete Ausnehmung (5) aufweist.

3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Detektor (3) und die optischen Einrichtungen zumindest teilweise auf

gegenüberliegenden Seiten der Ausnehmung (5) positioniert sind.

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

Messebene (12) fixiert und/oder senkrecht zur Messebene (12) justierbar sind.

5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Detektor (3) als mehrzeiliger optoelektronischer Sensor ausgebildet ist. 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.

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. 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.

9. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Einrichtungen jeweils hoch fokussierbare Lichtquellen (9), insbesondere

Laser, Laserdioden und/oder Superlumineszenzdioden, aufweisen.

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.

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.

12. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse zur Einhausung der Vorrichtung (1) vorgesehen ist.

13. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) mit dem Gehäuse mechanisch entkoppelt verbunden ist.

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.

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). 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.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand des Objektes (15) mit mehreren optischen Einrichtungen gleichzeitig beleuchtet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine kleinere Zahl von berechneten Messpunkten als eine Zahl von optischen Einrichtungen gewählt wird. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein

Strahl (7) der zumindest einen Lichtquelle (9) in einer Messebene (12) aufgeweitet und senkrecht zur Messebene (12) gebündelt wird.

Description:
Vorrichtung und Verfahren zur optischen Erfassung eines Randbereiches eines flachen Objektes

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

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.

Weiter betrifft die Erfindung eine Verwendung einer derartigen Vorrichtung.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur optischen Vermessung eines Randes eines flachen Objektes, insbesondere eines Wafers, wobei der Rand des

Objektes mit einer Vielzahl von Lichtquellen beleuchtet und deren Projektion von zumindest einem Detektor erfasst wird.

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

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.

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

Messung von zumindest einer Dimension eines flachen Objektes beschrieben. Bei einer solchen Vorrichtung sind punktförmige Lichtquellen und zumindest ein den Lichtquellen gegenüberliegender Detektor vorgesehen.

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.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, welche eine form- und materialunabhängige Inspektion von Objekträndern ermöglicht.

Ein weiteres Ziel ist es, eine Verwendung für eine solche Vorrichtung anzugeben.

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.

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

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

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.

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.

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

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

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

Wellenlängenspektrum so schmalbandig ist, dass Beugungsmuster erhalten bleiben bzw. Beugungserscheinungen insbesondere bei Beleuchtung eines Objektrandes am Detektor entstehen.

Zweckmäßig ist es, wenn die optischen Einrichtungen jeweils hoch fokussierbare

Lichtquellen, insbesondere Laser, Laserdioden und/oder Superlumineszenzdioden, aufweisen.

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.

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

Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als 100- 10 6 K 1 aufweist. Eine thermische Leitfähigkeit kann vorzugsweise zumindest 300 W/(m K), insbesondere bis zu

2000 W/(m K) betragen. Der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials beträgt besonders bevorzugt weniger als 50-10 6 K 1 , insbesondere etwa 10- 10 6 K 1 bis

20- 10 6 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

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

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

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

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

Positioniereinrichtungen für das zu messende Objekt zumindest teilweise eine

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.

Das weitere Ziel der Erfindung wird bei der Verwendung einer derartigen Vorrichtung bei einer Inspektion eines Randes und/oder Bestimmung einer geometrischen

Randbeschaffenheit eines Objektes erreicht. Das Objekt kann hierbei bevorzugt als Wafer ausgebildet sein.

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.

Durch eine Erfassung der Beugungserscheinungen kann eine Position auf dem zumindest einen Detektor präzise und mit einer hohen Positionsgenauigkeit bestimmt werden.

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.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass eine kleinere Zahl von berechneten

Messpunkten als eine Zahl von optischen Einrichtungen gewählt wird. Dadurch kann eine Robustheit der Messung erhöht werden, da vorhandene Redundanzen zu einer

Verbesserung einer Zuverlässigkeit und/oder einer automatischen Messfehlererkennung ausgenützt werden können. Eine maximale Zahl von Messpunkten ist durch die Zahl von optischen Einrichtungen beschränkt.

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

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.

Die Erfindung wird im Weiteren detaillierter erläutert. In den Zeichnungen, auf welche dabei Bezug genommen wird, zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer Vorrichtung mit einem Detektor;

Fig. 2 eine Ausführungsform einer Vorrichtung mit zwei Detektoren;

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung mit zwei Detektoren;

Fig. 4 eine Ausführungsform einer Vorrichtung mit einer virtuellen Lichtquelle;

Fig. 5 eine Seitenansicht der Vorrichtung;

Fig. 6 eine Beleuchtungseinheit;

Fig. 7 eine Vorrichtung mit einem scheibenförmigen Objekt;

Fig. 8 eine Detailansicht eines Randbereiches mit korrespondierendem Signal;

Fig. 9 eine Detailansicht eines belichteten Randbereiches;

Fig. 10 Detektorsignale bei sequenzieller Einzelbelichtung und simultaner

Doppelbelichtung.

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

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

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.

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

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

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

Einrichtungen eine Messgenauigkeit erhöht werden kann. Üblicherweise wird für jede optische Einrichtung ein Messpunkt berechnet. Wird jedoch für mehrere optische

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

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.

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

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.

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

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.

In Fig. 6 ist eine Beleuchtungseinheit 4 dargestellt, welche ebenfalls eine Lichtquelle 9, eine Feldblende 11 und eine Einrichtung zur Strahlaufweitung 10 aufweist. Die

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

Strahlaufweitung 10 und/oder Strahlbündelung ausgebildet sein. Um das

Ausleuchteprofil 13 auf einen bestimmten Bereich zu beschränken, ist hierbei die

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.

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

Messbereich 6 positioniert ist. Dadurch wird Licht, welches von den

Beleuchtungseinheiten 4 ausgeht, am Objektrand gebeugt. Derartige

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

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

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.

Fig. 9 zeigt eine Detailabbildung eines Randprofil-Scans eines Objektes 15 mit den Strahlen 7 bzw. Projektionen, welche jeweils einer optischen Einrichtung entsprechen.

In Fig. 10 ist in der oberen Darstellung ein Detektorsignal 16 bei sequenzieller

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.