(57)【要約】  ２つの光学系をアライメントするための方法および装置が提案される。
2020511783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して配置された、特に上下に重ねて配置された、光学システム（１１、１１’、１１’’）の２つの光学サブシステム（１２ｕ、１２ｕ’、１２ｕ’’、１２ｏ、１２ｏ’、１２ｏ’’）をアライメントするための方法において、
第１の光学サブシステム、特に下部光学サブシステム（１２ｕ、１２ｕ’、１２ｕ’’）の像面（５ｕ）にアライメントマーク（９ｌ、９ｒ、９ｌ’、９ｒ’）を投影するステップと、
第１の像面（５ｕ）から、第２の光学サブシステムの、特に上部光学サブシステム（１２ｏ、１２ｏ’、１２ｏ’’）の感応面（１４ｓｏ）に、前記アライメントマーク（９ｌ、９ｒ、９ｌ’、９ｒ’）を投影するステップと、
光学サブシステム（１２ｕ、１２ｕ’、１２ｕ’’、１２ｏ、１２ｏ’、１２ｏ’’）を相互にアライメントし、それにより、前記感応面（１４ｓｏ）の被写界深度における前記アライメントマーク（９ｌ、９ｒ、９ｌ’、９ｒ’）の投影（９ｐｌ、９ｐｒ）を、理想的な位置（９ｉｌ、９ｉｒ）に結像させるステップと、
を有する、方法。
【請求項２】
前記アライメントマーク（９ｌ、９ｒ）を照明するための光（７）を、少なくとも１つの光源（１０）、特にランプ、好適にはハロゲンランプと、少なくとも１つのミラー（３）と、を介して、前記第１の光学サブシステム（１２ｕ、１２ｕ’、１２ｕ’’）および／または前記第２の光学サブシステム（１２ｏ、１２ｏ’、１２ｏ’’）に入力結合させる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光学サブシステム（１２ｕ、１２ｕ’、１２ｕ’’、１２ｏ、１２ｏ’、１２ｏ’’）の少なくとも１つの箇所、特に第１のカメラ（１ｕ）および／またはミラー（３、３ｕ、３ｏ）において、前記アライメントマーク（９ｌ、９ｒ）を照明するための周囲光（７’）を入力結合させ、好適には前記光学サブシステム（１２ｕ、１２ｕ’、１２ｕ’’、１２ｏ、１２ｏ’、１２ｏ’’）の遮蔽部を設置しない、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
特にＬＥＤフィールドを含む、かつ／またはマスクとして形成されている前記アライメントマーク（９ｌ’、９ｒ’）を、アライメントマーク投影システム（２１）によって、第１のカメラ（１ｕ）の第１のカメラチップ（２ｕ）の第１の感応面（１４ｓｕ）に投影する、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記光学サブシステム（１２ｕ、１２ｕ’、１２ｕ’’、１２ｏ、１２ｏ’、１２ｏ’’）は、対向して配置された２つの光学系（６ｏ，６ｕ）を含んでおり、該２つの光学系（６ｏ，６ｕ）の像面（５ｏ，５ｕ）および／または光軸（１３ｏ，１３ｕ）を相互にアライメントする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも、前記光学系（６ｏ，６ｕ）は、基板、特にウェハをアライメントするための装置の一部である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
第１のカメラ（１ｕ）の第１のカメラチップ（２ｕ）の第１の感応面（１４ｓｕ）の近傍にならびに／または第１の感応面（１４ｓｕ）にアライメントマーク（９ｌ、９ｒ）を配置する、かつ／もしくは第１のカメラ（１ｕ）の第１のカメラチップ（２ｕ）の第１の感応面（１４ｓｕ）にアライメントマーク（９ｌ’、９ｒ’）を投影することと、
前記第１のカメラチップ（２ｕ）から、第１の光学系（６ｕ）を有している前記第１の光学サブシステム（１２ｕ、１２ｕ’、１２ｕ’’）を介して、前記光学系（６ｏ，６ｕ）間に配置されている前記第１の像面（５ｕ）に前記アライメントマーク（９ｌ、９ｒ、９ｌ’、９ｒ’）を投影することと、
前記第１の像面（５ｕ）から、第２の光学系（６ｏ）を有している前記第２の光学サブシステム（１２ｏ、１２ｏ’、１２ｏ’’）を介して、第２のカメラ（１ｏ）の第２のカメラチップ（２ｏ）の前記第２の感応面（１４ｓｏ）に前記アライメントマーク（９ｌ、９ｒ、９ｌ’、９ｒ’）を投影することと、
を含む、請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
前記光学系（６ｏ，６ｕ）を、前記アライメントのために、相互的な並進運動かつ／または回転運動によって移動させる、請求項５、６または７に記載の方法。
【請求項９】
前記光学系（６ｏ、６ｕ）を、前記アライメントのために、第１の光学系（６ｕ）の前記第１の像面（５ｕ）が第２の光学系（６ｏ）の第２の物体面（５ｏ）の被写界深度ｔｏに存在するように接近させる、請求項５、６、７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記アライメントマーク（９ｌ、９ｒ）を、第１のカメラ（１ｕ）の第１のカメラチップ（２ｕ）の第１の感応面（１４ｓｕ）に直接的に設ける、請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
特に十字形を示す非機能ピクセルの集合体を有している前記アライメントマーク（９ｌ、９ｒ）を、第１のカメラチップ（２ｕ）の第１の感応面（１４ｓｕ）に直接的に設ける、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記アライメントマーク（９ｌ、９ｒ）は、第１のカメラ（１ｕ）の第１のカメラチップ（２ｕ）における別個のマーキングプレート（１８）に設けられており、前記アライメントマーク（９ｌ、９ｒ）と前記第１のカメラチップ（２ｕ）の第１の感応面（１４ｓｕ）との距離は、１ｍｍ未満、とりわけ１００μｍ未満、より好適には１０μｍ未満、特に好適には１μｍ未満、極めて好適には０．１μｍ未満である、請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
対向して配置された、特に上下に重ねて配置された、光学システム（１１、１１’、１１’’）の２つの光学サブシステム（１２ｕ、１２ｕ’、１２ｕ’’、１２ｏ、１２ｏ’、１２ｏ’’）を、特に請求項１から１２までのいずれか１項に記載の方法によってアライメントするためのシステム（１１、１１’、１１’’）において、
第１の光学サブシステムの、特に下部光学サブシステム（１２ｕ、１２ｕ’、１２ｕ’’）の像面（５ｕ）にアライメントマーク（９ｌ、９ｒ、９ｌ’、９ｒ’）を投影するための第１のカメラチップ（２ｕ）を備えた第１のカメラ（１ｕ）と、
第１の像面（５ｕ）から、第２の光学サブシステムの、特に上部光学サブシステム（１２ｏ、１２ｏ’、１２ｏ’’）の感応面（１４ｓｏ）に、前記アライメントマーク（９ｌ、９ｒ、９ｌ’、９ｒ’）を投影する手段と、
光学サブシステム（１２ｕ、１２ｕ’、１２ｕ’’、１２ｏ、１２ｏ’、１２ｏ’’）を相互にアライメントし、それにより、前記感応面（１４ｓｏ）の被写界深度における前記アライメントマーク（９ｌ、９ｒ、９ｌ’、９ｒ’）の投影（９ｐｌ、９ｐｒ）を、理想的な位置（９ｉｌ、９ｉｒ）に結像可能である手段と、
を有する、システム（１１、１１’、１１’’）。
【請求項１４】
特にＬＥＤフィールドを含む、かつ／またはマスクとして形成されている前記アライメントマーク（９ｌ’、９ｒ’）が、アライメントマーク投影システム（２１）によって、第１のカメラ（１ｕ）の第１のカメラチップ（２ｕ）の第１の感応面（１４ｓｕ）に投影される、請求項１３に記載のシステム（１１、１１’、１１’’）。
【請求項１５】
特に、請求項１から１４までのいずれか１項に記載のシステム（１１、１１’、１１’’）および／または方法のための、カメラチップの感応面（１４ｓｕ）の近傍にかつ／または感応面にアライメントマーク（９ｌ、９ｒ）を有するカメラチップ（２ｕ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
半導体産業においては、複数の基板、特にウェハを相互にアライメントし、それによって、さらなるプロセスステップにおいて相互に接合させるために、アライナ（英語：ａｌｉｇｎｅｒ）が使用される。接合プロセスは、ボンディングと称される。基板相互のアライメントは、基板の表面に設けられているアライメントマークによって行われる。対向する基板の対向する面におけるアライメントマークは、特に相互に相補的である。
【０００２】
接合すべき基板表面にアライメントマークが設けられるアライメント過程は、フェース・ツー・フェースのアライメントと称される。測定すべき電磁放射に対して基板が非透過性である限り、基板が相互に接近される前にマークを測定するためには、方法を発展させる必要がある。
【０００３】
非常に長い期間にわたり実践された方式では、基板間にカメラが挿入され、このカメラが基板の接近の前に取り除かれていた。これは多くの欠点を伴っていた。第１に、カメラが少なくとも下部基板において、粒子によって汚染される結果となっており、第２に、２つの基板間にカメラを位置付けるためには、基板間の距離を比較的長く選定しなければならなかった。長い距離によって、カメラを取り除いた後の、２つの基板の接近時の移動距離も非常に長くなっており、また基板が相互に接近する際に横方向にずれ、したがってその先行の最適な相互のアライメントから偏差するという欠点を有していた。
【０００４】
フェース・ツー・フェースのアライメントの改善形態は、刊行物、米国特許第６２１４６９２号明細書のアライナである。開示されているアライナでは、基板間に差し込まれるカメラの使用が完全に省略されていた。その代わりに、基板を相互に位置決めする際の基準となる、２つの基準点を備えたシステムを作製するために、相互に対向する２つの光学系をそれぞれ備えている２つの光学系群が使用されていた。基準点は、相互に対向する２つの光学系の光軸の交点であった。この種の光学系を較正するための相応のプロセスは、刊行物、国際公開第２０１４２０２１０６号の図２ｃおよび図２ｅ、または刊行物、国際公開第２０１５０８２０２０号の図５ａおよび図５ｂに十分に開示および説明されていた。
【０００５】
従来技術での問題は、特に、刊行物、国際公開第２０１４２０２１０６号の図２ｃおよび図２ｅ、または刊行物、国際公開第２０１５０８２０２０号の図５ａおよび図５ｂによる較正方法での問題は、光学系の光軸の較正を実施する際の基準となる較正基板が必要とされるということである。上部光学系および下部光学系は、特に透明な基板におけるアライメントマークに合わせて較正される。つまり、左側の光軸は左側の焦点に合わせて調整され、右側の光軸は右側の焦点に合わせて調整される。したがって本発明の課題は、従来技術の欠点を有しておらず、特に２つの光学系を簡単に相互にアライメントまたは較正をすることができる、方法およびシステムを提供することである。
【０００６】
この課題は、独立請求項に記載の特徴によって解決される。本発明の有利な発展形態は、従属請求項に記載されている。本発明の枠内には、明細書、特許請求の範囲および／または図面に記載されている特徴のうちの少なくとも２つの特徴のあらゆる組み合わせも含まれる。値の範囲が指定されている場合、記載した境界内にある値も、境界値として開示されているものとし、また任意の組み合わせについても権利主張することができるものとする。
【０００７】
本発明は、特に、相互に対向する２つの光学系の２つの像面および／または２つの光学系の光軸を相互にどのようにアライメントできるかを説明する。
【０００８】
有利には、刊行物、国際公開第２０１４２０２１０６号による較正基板の使用を省略することができる。
【０００９】
本発明によれば、対向して配置された、特に上下に重ねて配置された、光学システムの２つの光学サブシステムをアライメントするための方法が提供され、この方法は以下のステップを有している：
−第１の光学サブシステムの、特に下部光学サブシステムの像面にアライメントマークを投影するステップ、
−第１の像面から、第２の光学サブシステムの、特に上部光学サブシステムの感応面に、アライメントマークを投影するステップ、
−光学サブシステムを相互にアライメントし、それにより、感応面の被写界深度におけるアライメントマークの投影を、理想的な位置に結像させるステップ。
【００１０】
全ての光学素子、特に光学系の焦点深度および／または被写界深度は、１ｎｍから１０ｍｍの間、とりわけ１０ｎｍから１ｍｍの間、より好適には５０ｎｍから５００μｍの間、特に好適には５００ｎｍから２５０μｍの間、極めて好適には１μｍから１００μｍの間にある。
【００１１】
１つの好適な実施形態においては、アライメントマークを照明するための光が、少なくとも１つの光源、特にランプ、好適にはハロゲンランプ、より好ましくはＬＥＤ、特に好適にはレーザ光源と、少なくとも１つのミラーと、を介して、第１の光学サブシステムおよび／または第２の光学サブシステムに入力結合される。そのような外部光源を用いて、有利には、アライメントマークの特に明るい照明を達成することができる。
【００１２】
１つの別の好適な実施形態によれば、光学サブシステムの少なくとも１つの箇所、特に第１のカメラおよび／またはミラーにおいて、アライメントマークを照明するための周囲光が入力結合され、この場合、好適には光学サブシステムの遮蔽部は設置されない。これによって有利には、付加的な外部光源なしでアライメントマークを照明することが実現される。
【００１３】
１つの別の特に好適な実施形態によれば、特にＬＥＤフィールドを含む、かつ／またはマスクとして形成されているアライメントマークが、アライメントマーク投影システムによって、第１のカメラの第１のカメラチップの第１の感応面に投影される。これによって、有利には、アライメントマークをカメラチップに導入する必要はなくなる。
【００１４】
１つの別の好適な実施形態によれば、光学サブシステムは、対向して配置された２つの光学系を含んでおり、それら２つの光学系の像面および／または光軸が相互にアライメントされる。これによって、有利には、光学サブシステムないし光学系の特に効率的なアライメントが実現される。
【００１５】
１つの別の好適な実施形態によれば、少なくとも、光学系は、基板、特にウェハをアライメントするための装置の一部である。これによって、有利には、基板をアライメントするための装置の著しい改善が実現される。
【００１６】
１つの別の好適な実施形態によれば、本発明による方法は以下のシーケンスを有している：
−第１のカメラの第１のカメラチップの第１の感応面の近傍にならびに／または第１の感応面にアライメントマークを配置する、かつ／もしくは第１のカメラの第１のカメラチップの第１の感応面にアライメントマークを投影する、
−第１のカメラチップから、第１の光学系を有している第１の光学サブシステムを介して、光学系間に配置されている第１の像面にアライメントマークを投影する、
−第１の像面から、第２の光学系を有している第２の光学サブシステムを介して、第２のカメラの第２のカメラチップの第２の感応面にアライメントマークを投影する、
−特に、アライメントマークの投影されたアライメントマークが、第２のカメラに鮮明に結像され、投影されたアライメントマークの位置が、所望のかつ／または理想的な位置と一致するように、光学系を相互にアライメントする。
【００１７】
１つの別の好適な実施形態によれば、光学系は、アライメントのために、相互的な並進運動かつ／または回転運動によって移動される。これによって、有利には、特に正確なアライメントが実現される。
【００１８】
１つの別の好適な実施形態によれば、光学系は、アライメントのために、第１の光学系の第１の像面が第２の光学系の第２の物体面の被写界深度に存在するように接近される。これによって、有利には、アライメントマークの特に鮮明な結像が実現される。
【００１９】
１つの別の好適な実施形態によれば、アライメントマークが、特にリソグラフィ法によって、第１のカメラの第１のカメラチップの第１の感応面に直接的に設けられる。これによって、有利には、アライメントマークの特に効率的な形成が実現される。
【００２０】
１つの別の好適な実施形態によれば、特に十字形を示す非機能ピクセルの集合体を有しているアライメントマークが、第１のカメラチップの第１の感応面に直接的に設けられる。これによって、有利には、アライメントマークの特に簡単な形成が実現される。
【００２１】
１つの別の好適な実施形態によれば、アライメントマークが、第１のカメラの第１のカメラチップにおける別個のマーキングプレートに設けられており、この場合、アライメントマークと第１のカメラチップの第１の感応面との距離は、１ｍｍ未満、とりわけ１００μｍ未満、より好適には１０μｍ未満、特に好適には１μｍ未満、極めて好適には０．１μｍ未満である。これによって、有利には、アライメントマークを形成するためのカメラチップの加工は不要である。
【００２２】
本発明の別の対象は、特に特許請求の範囲における方法に関する請求項のいずれか１項に記載の方法によって、対向して配置された、特に上下に重ねて配置された、光学システムの２つの光学サブシステムをアライメントするためのシステムに関し、このシステムは、以下の構成要素を有している：
−第１の光学サブシステムの、特に下部光学サブシステムの像面にアライメントマークを投影するための第１のカメラチップを備えた第１のカメラ、
−第１の像面から、第２の光学サブシステムの、特に上部光学サブシステムの感応面に、アライメントマークを投影するための手段、
−光学サブシステムを相互にアライメントし、それにより、感応面の被写界深度におけるアライメントマークの投影を、理想的な位置に結像可能にする手段。
【００２３】
方法に関する実施形態は、本発明によるシステムにも関係する。
【００２４】
本発明の別の対象は、特に特許請求の範囲におけるシステムおよび／または方法に関する請求項のいずれか１項に記載のシステムおよび／または方法のための、カメラチップの感応面の近傍にかつ／または感応面にアライメントマークを有するカメラチップに関する。方法についての説明は、本発明によるカメラチップにも関係する。
【００２５】
光学システム
本発明による実施形態は、少なくとも、第１の下部光学サブシステムおよび第２の上部光学サブシステムから成る光学システムに関する。本開示の以下の記載において、好適な構造を考慮する際に、全てのエンティティは、「上部」または「下部」のみによって表される。下部光学サブシステムおよび上部光学サブシステムは、少なくとも一つの光学素子、特に複数の光学素子を有している。光学素子として、特に以下のものが挙げられる：
ミラー、特に、
〇平面鏡
〇凸面鏡
〇凹面鏡
レンズ
〇凸レンズ
・両凸レンズ
・平面凸レンズ
・凹凸レンズ
〇凹レンズ
・両凹レンズ
・平面凹レンズ
・凸凹レンズ
〇フレネルレンズ
プリズム
回折素子
〇回折格子
など。
【００２６】
ミラーは、好ましくは、光学システムの不必要かつ不所望な加熱を阻止するために、入力結合された光から赤外線光をフィルタリングして除去する冷光ミラー（以下ではコールドミラーとも記す）である。特に、１０００μｍから０．８μｍの間、とりわけ７５０μｍから０．８μｍの間、より好適には５００μｍから０．８μｍの間、特に好適には１００μｍから０．８μｍの間、極めて好適には５０μｍから０．８μｍの間の波長の光がフィルタリングされる。
【００２７】
本発明による実施形態を、投影すべき対象物、特にアライメントマークが、下部カメラチップから、特に下部カメラチップの感応面から、上部カメラチップに、特に上部カメラチップの感応面に投影されることについて例示的に説明する。アライメントマークが、上部カメラチップから、特に上部カメラチップの感応面から、下部カメラチップに、特に下部カメラチップの感応面に投影されることも考えられる。完全を期すために、極端な場合についても言及すると、アライメントマークはいずれのカメラチップにも、特にいずれのカメラチップの感応面にも設けられており、それぞれ交互に、それぞれ反対側に位置するカメラチップに、ないしそれぞれ反対側のカメラチップの感応面に投影される。本明細書の以下の記載から分かるように、本発明による効果を生じさせるためには、投影方向のみが重要である。
【００２８】
本開示の以下の記載においては、下部アライメントマークが上部カメラチップの感応面に投影される例示的なケースについてのみ論じる。
【００２９】
本発明による実施形態は、自身の感応面の近傍に、とりわけ自身の感応面に直接的にアライメントマークを有している下部カメラチップを前提とする。アライメントマークは、実際に存在していてもよい、またはアライメントマークは、単に下部カメラチップに投影されたアライメントマークである。後者の場合、アライメントマークは、アライメントマーク投影システムによって、下部カメラチップの感応面に投影される。この実施形態は、全ての実施形態の中で最も好適な実施形態である。何故ならば、相応のアライメントマークを有しているカメラチップが必要とされるのではなく、アライメントマークをあらゆる市販のチップに投影することができるからである。
【００３０】
本発明による第１の実施形態においては、アライメントマークが、下部カメラチップに直接的に作製される。特に、アライメントマークは、下部カメラチップの感応面に設けられる。下部カメラチップにおけるアライメントマークの製造は、とりわけ、チップ製造業者によって実施されることが望ましく、その種のチップを購入する顧客によって実施することはほぼ不可能である。取得した下部カメラチップを分解し、下部カメラチップの感応面を完全に露出させることも考えられる。その後、周知のリソグラフィ法を用いて、相応の下部アライメントマークを設けて、分解された下部カメラチップをその後、再び組み立てることも考えられる。もっとも、感応面のための保護ガラスを取り外すことで、カメラチップが、特にカメラチップの感応面自体が破壊されることも頻繁に起こるので、大抵の場合、保護ガラスの取り外しを非破壊的に実施することは不可能である。
【００３１】
本発明による好適な第２の実施形態においては、下部アライメントマークが、下部カメラチップに直接的に作製されるのではなく、封止された下部カメラチップの上に固定手段を介して取り付けることができる支持体（マーキングプレートとも記す）に作製される。光学的な経路の反対側に設けられている、記録を行う下部カメラの被写界深度に下部アライメントマークが確実に存在するようにするために、下部アライメントマークは、下部カメラチップの感応領域の面の可能な限り近傍に存在していなければならないことに注意されたい。
【００３２】
アライメントマークと感応面との距離は、１ｍｍ未満、とりわけ１００μｍ未満、より好適には１０μｍ未満、特に好適には１μｍ未満、極めて好適には０．１μｍ未満である。封止されたカメラチップは、大抵の場合、感光領域の最後のカバープレートを除いて、比較的容易に分解することができるので、感光面の近傍における、アライメントマークを有する本発明による支持体の位置決めを実現することができる。
【００３３】
やや好適な本発明による第３の実施形態においては、下部アライメントマークが、下部カメラチップの感光面に投影される。これは、あらゆる任意の下部カメラチップに、下部アライメントマークを設けることができるという利点を有している。下部カメラチップに投影された下部アライメントマークが理想的な位置に存在するためには、アライメントマーク投影システムによって投影された、下部カメラチップにおける下部アライメントマークの較正は、それらの投影された下部アライメントマークを、光学システムの光学的な経路を介して、上部カメラチップに投影でき、それによって２つのカメラチップが相互にアライメントされるようになる前に、実施されなければならない。
【００３４】
ここで、本質的な本発明による態様では、下部カメラチップの下部アライメントマークが、光学的な経路において下部カメラチップとは反対側に位置する上部カメラチップの感光面に投影される。上部カメラチップにおける下部アライメントマークの正確で鮮明な投影を達成するために、すなわち鮮明に投影された上部アライメントマークを取得するために、光学素子を、特に下部光学サブシステムおよび上部光学サブシステムを、相互に較正する必要がある。較正の終了は、投影された上部アライメントマークが、理想的な位置で上部カメラチップに存在することによって確認される。
【００３５】
２つの光学サブシステムはそれぞれ、相互に共役の物体面および像面を有している。共役な面とは、フーリエ変換の結像規則によって相互に算術的に結ばれている面と解される。２つの面が光学的なビーム路の光軸に対して垂直であり、対象物を物体空間から画像空間に結像し、またそれとは逆に対象物を画像空間から物体空間に結像する場合に、２つの面は相互に共役である。
【００３６】
例示的に、下部カメラチップの下部アライメントマークの上部カメラチップへの投影を考察するので、下部カメラチップの下部感光面は、第１の物体面である。
【００３７】
下部カメラチップの下部感光面におけるアライメントマーク投影システムの実際のまたは投影されたアライメントマークは、とりわけ、物体面に位置している。一般的に、実際のアライメントマークは、物体面付近の被写界深度に存在することだけが必要とされる。
【００３８】
ここで、下部光学サブシステムは、それらのアライメントマークを自身の像面に投影する。この像面は、第１の下部像面である。この下部像面は、いずれの場合にも、その光学的な経路が相互に較正されなければならない２つの光学系間に存在している。第２の光学サブシステムも同様に、光学系間に光学面を有している。しかしながら、それらの光学面は、ここでは物体面として機能し、また下部像面に投影された、下部カメラチップの感光面のアライメントマークを、上部光学サブシステムの第２の上部像面に投影するタスクを有している。したがって、上部像面は、上部カメラチップの感応面と一致する。下部像面に投影されたアライメントマークの像も可能な限り損失なく、また特に鮮明に上部像面に結像されるようにするために、下部像面および上部物体面が可能な限り合同でなければならない。
【００３９】
下部光学サブシステムの下部像面と上部光学サブシステムの上部物体面は、一般的に合同ではなく、またはそれぞれ他方の光学面の被写界深度ですらないという事実に基づき、光学サブシステムの、特に光学素子の変化が必要になる。この変化は、特に下部光学サブシステムおよび／または上部光学サブシステムの光学素子の並進運動および／または回転運動による適合、特に光学系の並進運動および／または回転運動による変化を必要とする。本発明による実施形態の目的は、下部カメラチップの下部アライメントマークを、上部カメラチップの感光面に鮮明に投影することだけでなく、投影されたアライメントマークの位置が理論的に所望される理想的な位置と一致するまで、光学システムにおける光学素子も適合させるということである。とりわけ、下部光学サブシステムおよび上部光学サブシステムにおいて同一のカメラチップが使用される。したがって、理想的に投影されたアライメントマークの位置は、投影すべきアライメントマークも下部カメラチップに有している、同一の検出器座標系である。光学システムは、理想的な位置に関して自由に選択された許容範囲内にマークが位置するように、変化および適合される。
【００４０】
プロセス
本発明によるプロセスは、特に、刊行物、米国特許第６２１４６９２号明細書、国際公開第２０１１０４２０９３号、国際公開第２０１４２０２１０６号および国際公開第２０１５０８２０２０号の装置における光学系を較正するために使用することができる。もっともこれによって、プロセスの一般性が限定されることはない。一般的に、本発明によるプロセスは、任意の２つの光学系を特に全自動で較正するために使用することができる。
【００４１】
本発明による第１のプロセスステップにおいては、下部像面が上部物体面の被写界深度に存在するように、または上部物体面が下部像面の被写界深度に存在するように、２つの光学面が相互に接近される。本発明による第１のプロセスステップにおいては、投影された左側の上部アライメントマークまたは右側の上部アライメントマークは、まだ必ずしも鮮明ではない。特に、２つの上部アライメントマークは、まだ必ずしも上部カメラの視野（英語：ｆｉｅｌｄ  ｏｆ  ｖｉｅｗ）に存在していなくてもよい。カメラの視野は、１０μｍから５０ｍｍの間、とりわけ５０μｍから２５ｍｍの間、より好適には１００μｍから１５ｍｍの間、特に好適には２５０μｍから１０ｍｍの間、極めて好適には３００μｍから５ｍｍの間にある。
【００４２】
本発明による第２のプロセスステップにおいては、少なくとも、２つの投影されたアライメントマークが上部カメラの視野に存在するように、下部光学サブシステムおよび／または上部光学サブシステムの変化が行われる。下部光学サブシステムおよび／または上部光学サブシステムの変化とは、特に、下部光学サブシステムおよび／または上部光学サブシステムの少なくとも１つの光学素子の並進運動による、かつ／または回転運動による、かつ／または機能的な変化と解される。ここでは特に、下部光学系および／または上部光学系の並進運動かつ／または回転運動による移動と解される。
【００４３】
本発明による第３のプロセスステップにおいては、２つの光学面間のウェッジエラー補償が行われるか、もしくは光軸間の角度の低減が行われる。ウェッジエラー補償は、下部光学サブシステムおよび／または上部光学サブシステムにおける少なくとも１つの光学素子が変化され、２つの光学サブシステムの２つの光軸間の傾斜が低減されるように実施される。特に、ウェッジエラーは、２つの光学系のうちの少なくとも一方の回転によって低減される。
【００４４】
本発明による第４のプロセスステップにおいては、全てのアライメントマークが上部カメラチップの視野および被写界深度に存在し、ウェッジエラーが十分に低減された後に、上部カメラチップにおける投影されたアライメントマークが理想的な位置にもたらされることによって、アライメントマーク間の精密アライメントが行われる。このことは、特に、下部光学系および／または上部光学系の並進運動による移動かつ／または回動によって行われる。
【００４５】
特に、本発明による第１のプロセスステップから第４のプロセスステップを任意の順序で、かつ／または同時に行うことができる。本発明による全てのプロセスステップを特に同時に実施することは、２つの光学サブシステムを特に全自動でアルゴリズムによって相互に較正することができる相応のファームウェアおよび／またはハードウェアおよび／またはソフトウェアによって保証される。特に、制御ループによって較正を自動的に行うことができる。
【００４６】
本発明による第１のプロセスステップから第３のプロセスステップは、特に粗い較正のプロセスステップであり、これは、非常に稀に、特に本発明による実施形態のメンテナンス後、構築後または位置の変更後に、完全に実施されるだけでよい。粗い較正が実施された後は、大抵の場合、より長い時間にわたり、第４のプロセスステップによる精密な較正だけが必要になる。
【００４７】
本発明に従い較正された光学システムは、その後、表面の測定のために使用することができる。特に、システムは、２つの基板を相互にアライメントすることに適している。１つの非常に好適な実施形態においては、システムが、２つの基板を相互にフェース・ツー・フェースでアライメントするために使用される。
【００４８】
本発明に従い較正された光学システムを使用するための別の可能性の本質は、基板または基板スタックの上面および下面の測定にある。光学システムは、この特別なケースでは、計測ツール（英語：ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  ｔｏｏｌ）の一部として使用される。基板または基板スタックの上面および下面を同時に測定することは、大抵の場合、２つの表面特徴間の水平方向の距離を測定するために実施される。
【００４９】
カメラチップ
カメラチップは、特に、面積検出器として構成されている。とりわけ、カメラチップは、ＣＣＤ検出器、ＣＭＯＳ検出器、アナログ検出器、四象限検出器またはいわゆる位置検出素子（ＰＳＤ：Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ）である。カメラチップは、特に、１Ｈｚから１ＭＨｚの間、とりわけ１０Ｈｚから１００，０００Ｈｚの間、より好適には２０Ｈｚから１０，０００Ｈｚの間、特に好適には３０Ｈｚから１，０００Ｈｚの間、極めて好適には４０Ｈｚから１００Ｈｚの間の読み出し周波数を有している。ここで、読み出し周波数とは、カメラチップが毎秒読み出すことができる、完全な干渉像の数であると解される。
【００５０】
カメラチップの水平方向のピクセル分解能は、特に、１０ピクセル／ｃｍより高い、とりわけ１００ピクセル／ｃｍより高い、より好適には１，０００ピクセル／ｃｍより高い、特に好適には１０，０００ピクセル／ｃｍより高い、極めて好適には１００，０００ピクセル／ｃｍより高い。
【００５１】
カメラチップの垂直方向のピクセル分解能は、特に、１０ピクセル／ｃｍより高い、とりわけ１００ピクセル／ｃｍより高い、より好適には１，０００ピクセル／ｃｍより高い、特に好適には１０，０００ピクセル／ｃｍより高い、極めて好適には１００，０００ピクセル／ｃｍより高い。
【００５２】
２つのピクセル間の距離は、０．１μｍから１００μｍの間、とりわけ０．５μｍから５０μｍの間、より好適には１μｍから２５μｍの間、特に好適には２．５μｍから１０μｍの間、極めて好適には５μｍである。
【００５３】
本発明による１つの特別な実施形態においては、光学システムが、２つの異なるカメラチップを含む２つのカメラを有することができる。カメラチップは、例えばその大きさが異なっていてもよい。それどころか、その場合には、アライメントマークの使用を省略することができる。本発明による較正は、一方のカメラチップの輪郭が、それぞれ他方のカメラチップに投影されるように行われる。スケーリングを実現する光学素子によって、投影が行われるカメラチップを、他方のカメラチップの表面に合同に結像させることができる。すなわち一般的には、一方のカメラチップの、他方のカメラチップへのアフィン変換が行われ、このアフィン変換は、カメラチップの面が合同になることを特徴としている。その種のアフィン変換は、常に、算術演算による移動、回動およびスケーリングによって達成することができ、これは光学システムにおいて光学素子によって現実に物理的に実施される。異なる大きさの２つのチップは、とりわけ、同じピクセルサイズおよび／またはピクセル分解能、すなわちピクセル間の同じ距離を有している。この本発明による実施形態は、特に好適である。何故ならば、この実施形態では、アライメントマークをチップ表面に投影する必要すらない、またはカメラチップの輪郭をアライメントマークとみなすことができるからである。チップ、特にその輪郭自体がアライメントマークであって、これによって、アライメントマーク投影システムが必要なくなるので、本発明による装置を構成する際のコストがさらに節約される。さらにこれによって、本発明による装置は、チップ製造業者から完全に独立する。何故ならば、チップ製造業者はアライメントマークを設ける必要はないが、しかしながらチップの輪郭がアライメントマークの構造の内在的な部分だからである。チップの輪郭がアライメントマークとして使用される場合、チップは光学システムによって、可能な限りセンタリングされて検出されるべきである。つまりチップの重心が、可能な限り、光軸の近傍に位置しているべきである。特に、光軸とチップの重心との距離は、１ｍｍ未満、とりわけ０．５ｍｍ未満、より好適には０．１ｍｍ未満、特に好適には０．０１ｍｍ未満、極めて好適には０．００１ｍｍ未満である。
【００５４】
２つの光学サブシステムを相互に較正する前述の本発明による全ての実施形態については、実際には、完全な較正が不可能または特に経済的な理由から所望されていないということが当てはまる。極めて正確な較正は、相当な期間にわたり継続する可能性があり、その間は、装置によって行われる別のプロセスを実施することができない。一般的に、既定の限界値に達すると、または限界値を超えると、較正プロセスを即座に中断することができる。本発明による１つの別の拡張形態では、相互に完全には較正されていない２つのアライメントマークの座標が１つの共通の座標系に関して記憶されることも考えられる。この共通の座標系は、例えば、下部検出器座標系であってもよく、または上部検出器座標系であってもよい。また、相互に完全には較正されていない２つのアライメントマークの座標が、任意の他の座標系で記憶されることも考えられる。したがって、アライメントマークの完全な重畳は実現されない、かつ／または所望されないことによって、アライメントマークは、較正プロセス後に、一般的にはさらに僅かに相互に移動かつ／または相互に回動される。この相互の移動かつ／または回動を測定し、記憶し、また後続のプロセスにおいて、特に２つの基板相互のアライメント（英語：ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）プロセスにおいて使用することができ、これによって基板において求められたアライメントマークの座標の補正が実施される。
【００５５】
本発明のさらなる利点、特徴および詳細は、好適な実施例の以下の説明から、また図面に基づき明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１ａ】第１の光入力結合部を備えた本発明による第１の光学システムの縮尺通りではない概略図を示す。
【図１ｂ】第２の光入力結合部を備えた本発明による第２の光学システムの縮尺通りではない概略図を示す。
【図１ｃ】第３の光入力結合部を備えた本発明による第３の光学システムの縮尺通りではない概略図を示す。
【図２ａ】本発明による第１のプロセスステップの縮尺通りではない簡略化された概略図を示す。
【図２ｂ】本発明による第２のプロセスステップの縮尺通りではない簡略化された概略図を示す。
【図２ｃ】本発明による第３のプロセスステップの縮尺通りではない簡略化された概略図を示す。
【図２ｄ】本発明による第４のプロセスステップの縮尺通りではない簡略化された概略図を示す。
【図３ａ】下部感応面の、縮尺通りではない簡略化された概略的拡大図を示す。
【図３ｂ】開始状態での、本発明による第４のプロセスステップの縮尺通りではない簡略化された概略的拡大図を示す。
【図３ｃ】最終状態での、本発明による第４のプロセスステップの縮尺通りではない簡略化された概略的拡大図を示す。
【図４ａ】本発明による第１のカメラチップの縮尺通りではない簡略化された等尺性の概略的展開図を示す。
【図４ｂ】本発明による第２のカメラチップの縮尺通りではない簡略化された等尺性の概略的展開図を示す。
【００５７】
図中、同一の構成要素または同じ機能を有する構成要素には、同一の参照番号が付されている。
【００５８】
図示した図面において、全ての光学経路７、７’、８は単に概略的に図示されたものであり、光学系の原理に厳密に対応する経路と解されるべきではない。さらに、光学経路７、７’、８および光学サブシステム１２ｕ、１２ｕ’、１２ｕ’’、１２ｏ、１２ｏ’、１２ｏ’’は、カメラチップ２ｕ，２ｏへの相互的で鏡像を成す投影が行われないように図示されている。これによって、特に、合同の検出器座標系の理解が容易になる。当該技術分野における当業者には、実際の実施形態においては、カメラチップ２ｕ、２ｏの相互的な結像が、相互に鏡像を成すように行われる可能性があること、好適には鏡像を成すように行われることも明らかである。
【００５９】
図１ａは、２つの光路７、８を含む２つの光学サブシステム１２ｕ、１２ｏを有している、本発明による第１の光学システム１１の縮尺通りではない概略図を示す。光路７は、下部カメラ１ｕの下部カメラチップ２ｕに対する照明路を表す。光路８は、アライメントマーク９ｌ、９ｒの結像路である。
【００６０】
光学システム１１は、複数のミラー３および光学素子４、４’、例えばミラー、レンズ、プリズム等を有している。光源１０から、光７が光学システム１１に入力結合される。光７は、ミラー３および光学素子４、４’を備えた光学システム１１を通過し、光学システム１１から再び出射して、下部カメラ１ｕの下部カメラチップ２ｕの感光面１４ｓｕに入射する。
【００６１】
本発明によるこの第１の実施形態においては、照明路７の光は、光源１０、特にランプ、さらに好適にはハロゲンランプと、ミラー３と、を介して、光学システム１１に入力結合される。照明路７の光は、２つの光学系６ｏ、６ｕを通過し、別の光学素子、特に別のミラー３を介して、下部カメラ１ｕのカメラチップ２ｕに投影される。
【００６２】
もちろん、特に上部カメラ１ｏのカメラチップ２ｏを集中的に照明することが重要である場合には、光学システム１１における他のあらゆるミラー３による、光学システム１１への光の入力結合も考えられる。複数の光源１０および複数のミラー３を介する光学システム１１への光の入力結合も考えられる。
【００６３】
図１ａは、結像路８も示しており、この結像路８は、カメラチップ２ｕの表面ないしカメラチップ２ｕの周囲を、光学素子４、４’、３を介して、カメラチップ２ｏに結像する。この具体的なケースでは、カメラチップ２ｕが、物体面を表しており、カメラチップ２ｏが、光学システム１１全体の像面を表している。断面図Ａ−Ａにおいては、２つのアライメントマーク９ｌ、９ｒが見てとれる。
【００６４】
本発明による第１の実施形態においては、アライメントマークは、例えば、下部カメラチップ２ｕの感光面１４ｓｕに直接的に設けられた、図４ａによるアライメントマーク９ｌ、９ｒである。ここではとりわけ、アライメントマーク９ｌ、９ｒが、特に十字形に作製された、非機能ピクセルの集合体である。それらのピクセルは、コーティングされている、接続されていない、破壊されている、不活性化されているなどの理由から、それらのピクセルは非機能性である。
【００６５】
アライメントマークが図４ｂによるアライメントマーク９ｌ、９ｒであることも考えられる。この場合、アライメントマーク９ｌ、９ｒは、下部カメラチップ２ｕの感光面１４ｓｕに直接的に設けられていないが、しかしながら少なくともその近傍に設けられている。いずれの場合にも、アライメントマーク９ｌ、９ｒは、実際の物理的なエンティティである。
【００６６】
ここで、アライメントマーク９ｌ、９ｒは、結像路８を介して、上部カメラチップ２ｏに投影され、上部カメラチップ２ｏの感光面１４ｓｏには、そのようにして投影されたアライメントマーク９ｐｌ、９ｐｒが生じる。図１ａにおいては、カメラ１ｕ、１ｏないし投影路８における光学素子は既に完全に相互に較正されているので、その結果、断面Ｂ−Ｂにおける、投影されたアライメントマーク９ｐｌ、９ｐｒは、正確で理想的な位置に鮮明に現れる。特に、下部光学サブシステムの１２ｕの像面５ｕおよび上部光学サブシステム１２ｏの物体面５ｏは、相互に距離ｄを有していることが見てとれる。距離ｄは、分かりやすくするために、十分に大きく選定されているが、像面５ｕならびに物体面５ｏは、相互に顕著に異なっていてもよい。鮮明に投影されたアライメントマーク９ｐｌ、９ｐｒを生成するためには、像面５ｕならびに物体面５ｏの各面は、それぞれ他方の面の被写界深度に位置していなければならない。
【００６７】
図１ｂは、２つの光路７’、８を含む２つの光学サブシステム１２ｕ’、１２ｏ’を有している、本発明による第２の光学システム１１’の縮尺通りではない概略図を示す。光路７’は、下部カメラ１ｕの下部カメラチップ２ｕに対する照明路を表す。本発明によるこの実施形態においては、照明路７’の光は、光源１０を介してではなく、簡潔に周囲から、特に直接的に光学システム１１’に入力結合される。光は、特に少なくとも１つの箇所において、さらに好適にはカメラ１ｕにおいて、光学システム１１’の相応の遮蔽部が意図的に設置されないことによって、光学システム１１’に入射することができる散乱光である。光学システム１１’における他のあらゆる箇所からの、特にミラー３における、光学システム１１’への光の入力結合も考えられる。光学システム１１’の複数の箇所における光の入力結合も考えられる。代替的に、カメラの周囲に、とりわけ光源としてのＬＥＤを備えた照明を設けることも考えられる。
【００６８】
図１ｂは、結像路８も示しており、この結像路８は、カメラチップ２ｕの表面ないしカメラチップ２ｕの周囲を、光学素子４、４’、３を介して、カメラチップ２ｏに結像する。この具体的なケースでは、カメラチップ２ｕが、物体面を表しており、カメラチップ２ｏが、像面を表している。断面Ａ−ＡおよびＢ−Ｂは、図１ａにおいて既に説明したように、最適な結像状況を示している。
【００６９】
図１ｃは、２つの光路７’’、８を含む２つの光学サブシステム１２ｕ’’、１２ｏ’’から成る、光学システム１１’’の縮尺通りではない概略図を示す。
【００７０】
光路７’’は、本発明による第１の実施形態においては、表面１９におけるアライメントマーク９ｌ、９ｒによって形成され、これらのアライメントマーク９ｌ、９ｒは、それと同時に、光源１０としても機能する（図Ａ−Ａを参照されたい）。例えば、アライメントマーク９ｌ、９ｒが、特に十字形のＬＥＤフィールドから成ることも考えられる。
【００７１】
本発明による別の第２の実施形態においては、アライメントマーク９ｌ、９ｒが設けられている表面１９が光を放射し、アライメントマーク９ｌ、９ｒが能動的な光源１０として機能するのではなく、単にマスクとして機能する。この場合、アライメントマーク９ｌ、９ｒは、シャドーマークとして照明路７’’を介して投影される。
【００７２】
本発明による実施形態は、表面１９のアライメントマーク９ｌ、９ｒをカメラチップ２ｕに投影する（図Ｂ−Ｂを参照されたい）。カメラチップ２ｕの感光面１４ｓｕは、ここでもまた、カメラ１ｏについての物体面を表している。すなわち、アライメントマーク投影システム２１によって投影されたアライメントマーク９ｌ’、９ｒ’は、光学システム１１’’を介して、アライメントマーク９ｐｌ、９ｐｒとして、上部カメラ１ｏの上部カメラチップ２ｏの感光面１４ｓｏに投影される。
【００７３】
図１ａおよび図１ｂによる実施形態との相違は、２つのカメラチップ２ｕ，２ｏのいずれも、それ自体でアライメントマーク９ｌ、９ｒを有している必要はなく、その代わりに、それらのアライメントマーク９ｌ、９ｒは、本発明によるアライメントマーク投影システム２１を介して、投影されたアライメントマーク９ｌ’および９ｒ’として、下部カメラ１ｕの感光面２ｕに投影され、したがって光学システム１１’’に導入されるという点である。
【００７４】
図１ａから図１ｃには、光学素子３、３ｏ、３ｕ、４、４’、６ｕ、６ｏ、１ｕ、１ｏが既に完全に相互にアライメントされているという点で、理想的な状態にあることが示されている。別の図２ａから図２ｄならびに図３ａ、図３ｂには、この理想的な状態を達成し、光学システム１１、１１’、１１’’を較正するために実施されなければならない個々のプロセスステップが記載されている。特に、図面を見やすくするために、光路、特に照明路７、７’および結像路８および光学素子の大部分が省略されている。図２ａから図２ｄには、例示的に、また代表として、図１ａに記載した光学システム１１が図示されている。図２ａは、図１ａに記載した２つの光学サブシステム１２ｕ、１２ｏから成る、本発明による第１のプロセスステップ１０１における本発明による光学システム１１の縮尺通りではない簡略化された概略図を示す。この図における特徴的な構成は、特に、下部光学系６ｕの下部像面（光学面とも称する）５ｕと、上部光学系６ｏの上部像面５ｏとの間の距離ｄにある。
【００７５】
アライメントマーク９ｌ、９ｒは、相互にｘ方向における距離ｄｘおよびｙ方向における距離ｄｙを置いて、感光面１４ｓｕに設けられている。
【００７６】
光学面５ｕと光学面５ｏとの距離ｄは、上部光学面５ｏが、下部光学面５ｕの下部被写界深度ｔｕと交差しないか、もしくは下部光学面５ｕが上部光学面５ｏの上部被写界深度ｔｏと交差しない大きさである。光学面５ｕは、下部光学サブシステム１２ｕの像面である。
【００７７】
しかしながら、像面５ｕに投影されたアライメントマーク９ｌ、９ｒは、上部光学サブシステム１２ｏを介して、上部カメラチップ２ｏの感光面１４ｓｏに投影されなければならない。もっとも下部光学システム１２ｕの像面５ｕに投影されたアライメントマーク９ｌ、９ｒを鮮明に感光面１４ｓｏに結像できるようにするためには、光学面５ｕが、上部光学面５ｏの被写界深度ｔｏに位置していなければならず、この上部光学面５ｏは、それと同時に、上部光学サブシステム１２ｏについての物体面も表している。図２ａに示すように、そうでない場合には、投影されたアライメントマーク９ｐｌ、９ｐｒは、感光面１４ｓｏにおいて不鮮明に結像される（図Ｂ−Ｂを参照されたい）。すなわち、図２ａのプロセスステップで重要なことは、２つの光学面５ｕおよび５ｏを相互に接近させることである。
【００７８】
図２ｂは、２つの光学サブシステム１２ｕ、１２ｏから成る、本発明による第２のプロセスステップ１０２における、光学システム１１の縮尺通りではない簡略化された概略図を示し、ここでは、光学面５ｕおよび光学面５ｏが相互に十分に接近されており、その一方で光学系６ｕの光軸１３ｕおよび光学系６ｏの光軸１３ｏは、光学系６ｕ、６ｏ間で交差しないように、相互に十分に大きくずらされている。
【００７９】
光軸１３ｕ、１３ｏがこのように大きく偏差していることによって、アライメントマーク９ｐｌしか上部カメラ１ｕの視野に存在しない（図Ｂ−Ｂを参照されたい）。アライメントマーク９ｌが一時的に投影される光学面５ｕの一部が、上部光学面５ｏについての被写界深度ｔｏに位置しているので、アライメントマーク９ｌは鮮明に結像される。
【００８０】
光軸１３ｕおよび光軸１３ｏが相互にずれている結果、上部カメラチップ２ｏの上部感光面１４ｓｏにおけるアライメントマーク９ｐｌおよび９ｐｒを含む投影された像のずれが生じる。このずれは、アライメントマーク９ｐｌ、９ｐｒのうちの一方が感光面１４ｓｏに投影されないことから、その一方のアライメントマークが見えなくなるほど大きくなる可能性がある。ここでは、その見えなくなるアライメントマークは、アライメントマーク９ｐｒである。すなわち、図２ｂのプロセスステップにおいて重要なことは、２つのアライメントマーク９ｐｌ、９ｐｒを、上部カメラ１ｏの視野内にもたらすことである。
【００８１】
図２ｃは、２つの光学サブシステム１２ｕ、１２ｏから成る、本発明による第３のプロセスステップ１０３における光学システム１１の縮尺通りではない簡略化された概略図を示し、ここでは、２つの投影されたアライメントマーク９ｐｌ、９ｐｒが確かに上部カメラ１ｏの視野に存在しているが、もっとも、２つの光学面５ｕおよび５ｏは、依然として相互に大きく傾斜している。ここでは、下部光学面５ｕの一部が、上部光学面５ｏの上部被写界深度ｔｏ内に位置しており、他の部分は、上部被写界深度ｔｏ外に位置している。
【００８２】
したがって、図２ｂの説明と同様の考察に従い、アライメントマーク９ｌは、アライメントマーク９ｐｌとして鮮明に結像され、それに対し、アライメントマーク９ｒは、アライメントマーク９ｐｒとして不鮮明に結像される。下部光学サブシステム１２ｕおよび／または上部光学サブシステム１２ｏ、特に光学系６ｕ、６ｏの相応の移動によって、投影されたアライメントマーク９ｐｌおよび９ｐｒのいずれも鮮明に表されるように、光学面５ｕおよび５ｏを相互にアライメントすることができる。
【００８３】
上記の記載から、本発明による方法でもってかろうじて測定することができ、したがって調整することができる最小限のウェッジエラーをどのように計算できるかを算術的に導出することができる。分かりやすくするために、計算に関しては、２つの光学面５ｕ、５ｏは、ｘ軸に平行な傾斜軸２０についてのみ傾斜していることを前提とする。ｔｏは上部光学面５ｏの被写界深度とし、ｄｘは、アライメントマーク９ｌ、９ｒ間の距離とする。この場合、
ｔａｎα＝ｔo／ｄx
が成り立つ。
【００８４】
したがって、補正可能な最小限のウェッジエラーは、
α＝ａｒｃｔａｎ（ｔo／ｄx）
である。
【００８５】
補正可能なウェッジエラーは、アライメントマーク９ｌ、９ｒ間の距離ｄｘが大きくなるほど、かつ上部光学面５ｏの被写界深度ｔｏが小さくなるほど、小さくなることが分かる。すなわち、図２ｃのプロセスステップで重要なことは、２つの光学面５ｕ、５ｏ間のウェッジエラーを十分に最小限にすることである。
【００８６】
図２ｄは、最適な状態にある、２つの光学サブシステム１２ｕ、１２ｏから成る、本発明による第４のプロセスステップ１０４における光学システム１１の縮尺通りではない簡略化された概略図を示し、ここでは、投影されたアライメントマーク９ｌおよび９ｒについての像面を表す光学面５ｕが、上部光学面５ｏの被写界深度ｔｏに位置しており、この上部光学面５ｏは、それと同時に、上部光学サブシステム１２ｏ、ひいては投影されたアライメントマーク９ｐｌおよび９ｐｒのための物体面として使用される。とりわけ、２つの面５ｕおよび５ｏは相互に平行である。しかしながら実際には、２つの面は、０に成ることはない角度を常に相互に有している。ここで、２つの面５ｕ、５ｏ間の角度は、５°未満、とりわけ１°未満、さらに好適には０．１°未満、特に好適には０．０１°未満、極めて好適には０．００１°未満である。当業者には、２つの面間の角度は、２つの面法線間の角度と同一であることが分かる。
【００８７】
下部光学面５ｕは上部光学面の被写界深度ｔｏに位置しているので、アライメントマーク９ｌおよび９ｒは、鮮明なアライメントマーク９ｐｌおよび９ｐｒとして結像される（図Ｂ−Ｂを参照されたい）。
【００８８】
このプロセスステップにおいては、所望の理想的な位置９ｉｌ、９ｉｒを基準にして、アライメントマーク９ｐｌ、９ｐｒのさらに精密な較正が行われる（図３ｂを参照されたい）。すなわち、図２ｄのプロセスステップにおいて重要なことは、特にｘ方向および／またはｙ方向におけるアライメントマーク９ｐｌ、９ｐｒの精密な較正を実施することである。
【００８９】
図３ａは、下部カメラチップ２ｕの感光領域１４ｓｕの縮尺通りではない簡略化された概略的拡大図を示す。相応のアライメントマーク９ｌ、９ｒを見てとることができる。アライメントマーク９ｌ、９ｒの位置を、下部検出器座標系（ｘｄｕ、ｙｄｕ）を基準にして、最善に表すことができる。下部検出器座標系（ｘｄｕ、ｙｄｕ）の原点は、例えば、感光面１４ｓｕの左上隅に位置している。
【００９０】
図３ｂは、本発明による第４のプロセスステップ１０４の開始時における上部カメラチップ２ｏの感光領域１４ｓｏの縮尺通りではない簡略化された概略的拡大図を示す。
【００９１】
投影されたアライメントマーク９ｐｌ、９ｐｒは、理想的な位置９ｉｌ、９ｉｒとは合同ではないことが見てとれる。上部感光面１４ｓｏは、上部検出器座標系（ｘｄｏ、ｙｄｏ）を有している。上部検出器座標系（ｘｄｏ、ｙｄｏ）の原点は、感光面１４ｓｏの左上隅に位置している。
【００９２】
検出器座標系（ｘｄｏ、ｙｄｏ）における理想的な位置９ｉｌ、９ｉｒの座標は、とりわけ、感光領域１４ｓｕ、１４ｓｏが同じ特性、例えば長さ、幅、ｘ方向における解像度、ｙ方向における解像度などを有する限り、または端的に言えば同一のカメラチップ２ｕ、２ｏが使用される限りは、下部検出器座標系（ｘｄｕ、ｙｄｕ）におけるアライメントマーク９ｌ、９ｒの座標に対応する。もちろん、別の条件は、検出器座標系（ｘｄｕ、ｙｄｕ）および（ｘｄｏ、ｙｄｏ）の原点を正確に、また常に同一に選択することである。
【００９３】
光学システム１１、１１’、１１’’における光学素子のさらなる適合によって、アライメントマーク９ｐｌ、９ｐｒを、理想的な位置９ｉｌ、９ｉｒを基準にして較正することができる。この際、検出器座標系（ｘｄｏ、ｙｄｏ）を基準にして、アライメントマーク９ｐｌ、９ｐｒの並進運動による移動および／または回転を生じさせることができる。
【００９４】
完全な較正が一切不可能である、かつ／または完全な較正に過度に時間が掛かることから、経済的に所望されない場合には、アライメントマーク９ｐｌ、９ｉｌないし９ｐｒ、９ｉｒが相互に完全に合同になるのではなく、並進運動かつ／または回転運動によって相互に移動される。アライメントプロセスは、このステップで終了することになる。本発明によれば、システムは、検出器座標系（ｘｄｏ、ｙｄｏ）を基準にして、アライメントマーク９ｐｌ、９ｉｌ、９ｐｒ、９ｉｒの座標を記憶する。そのようにして較正された光学システムが、後続のプロセスにおいて、例えば、第１の基板の第１の基板表面の第１のアライメントマークが、第２の基板の第２の基板表面の第２のアライメントマークと相互にアライメントされなければならないようにするために使用される場合には、測定されて記憶されている、並進運動かつ／または回転運動による移動が補正のために使用されなければならない。
【００９５】
図３ｃは、本発明による第４のプロセスステップ１０４の終了時における、上部カメラチップ２ｏの感光領域１４ｓｏの縮尺通りではない簡略化された概略的拡大図を示す。アライメントマーク９ｐｌ、９ｐｒは、理想的な位置９ｉｌ、９ｉｒに位置している。したがって、光学システム１１、１１’、１１’’は較正されている。本発明によるプロセスの上述した好適な目的は、投影されたアライメントマーク９ｐｌ、９ｐｒを理想的な位置９ｉｌ、９ｉｒと合同にすることであるにもかかわらず、投影されたアライメントマーク９ｐｌ、９ｐｒを理想的な位置９ｉｌ、９ｉｒと合同にするのではなく、その代わりに、投影されたアライメントマーク９ｐｌ、９ｐｒと理想的な位置９ｉｌ、９ｉｒとの間での回転運動による回動かつ／または並進運動による移動を記憶する可能性が開示される。この記憶された情報によって、座標補正および／または画像補正をいつでも実施することができる。そのような座標補正および／または画像補正の実施は、計算能力に関連付けられる。特に光学システム１１、１１’、１１’’の光学的な構成部材および／または機械的な構成部材における公差に起因して、アライメントマーク９ｐｌ、９ｐｒを、理想的な位置９ｉｌ、９ｉｒと完全に合同にすることができないことも考えられる。この場合、回転運動による回動かつ／または並進運動による移動が、とりわけ同様に記憶される。座標補正および／または画像補正は、とりわけ、可能な限り正確な結果を得るために、常に実施されるべきである。
【００９６】
図４ａは、本発明の第１の実施形態による、分解されたカメラチップ２ｕの縮尺通りではない等尺性の概略的な展開図を示す。カメラチップ２ｕは、感光面１４ｓｕを有しているチップキャリア１４から成る。
【００９７】
チップキャリア１４は、大抵の場合、保護プレート１５、特にガラスプレートによってシーリングされている。この場合、シーリングは極端な力が加わると割れてしまい、通常は、チップキャリア１４、特に感光面１４ｓｕが破壊されることになる。したがって、アライメントマーク９ｌ、９ｒは、とりわけ、保護プレート１５によるシーリングの前に、チップ製造業者によって作製されなければならない。
【００９８】
保護プレート１５には、別のガラスプレート１６、特に光学的なフィルタを取り付けて固定することができる。大抵の場合、全ての構成部材１４、１５、１６がフレーム１７によって固定される。
【００９９】
図４ｂは、本発明の別の実施形態による、分解されたカメラチップ２ｕの縮尺通りではない等尺性の概略的な展開図を示し、ここでは、アライメントマーク９ｌ、９ｒを有する本発明による別個のマーキングプレート１８が、特に保護プレート１５に直接的に続いて、すなわち感光面１４ｓｕの可能な限り近くに固定される。とりわけアライメントマーク９ｌ、９ｒは、それらのアライメントマーク９ｌ、９ｒと感光面１４ｓｕとの距離をより一層短くするために、マーキングプレート１８の、感光面１４ｓｕに対向している側に設けられている。
【０１００】
マーキングプレート１８の挿入は、大部分のカメラチップ２ｕにおいて比較的簡単に実施することができる。何故ならば、保護プレート１５の上にある全ての構成部材は容易に、それどころか特に意図的に取り除くことができるからである。これによって、この種のカメラチップ２ｕは、特にフィルタによって、特殊な場合にはマーキングプレート１８によって拡張することができる。
【符号の説明】
【０１０１】
１ｏ、１ｕ  カメラ
２ｏ、２ｕ  カメラチップ
３、３ｏ、３ｕ  ミラー
４、４’  レンズ
５ｏ、５ｕ  光学面、特に物体面または像面
６ｏ、６ｕ  光学系
７、７’、７’’  照明路
８  結像路
９ｌ、９ｒ、９ｌ’、９ｒ’  アライメントマーク
９ｐｌ、９ｐｒ  投影されたアライメントマーク
９ｉｌ、９ｉｒ  理想的なアライメントマーク
１０  光源
１１、１１’、１１’’  光学システム
１２ｕ、１２ｕ’、１２ｕ’’  光学サブシステム
１２ｏ、１２ｏ’、１２ｏ’’  光学サブシステム
１３ｕ、１３ｏ  光軸
１４  チップキャリア
１４ｓｏ、１４ｓｕ  感光面
１５  保護プレート
１６  ガラスプレート、特にフィルタ
１７  フレーム
１８  マーキングプレート
１９  表面
２０  傾斜軸
２１  アライメントマーク投影システム
α  光学面間の角度
Ａ−Ａ  断面図
Ｂ−Ｂ  断面図
ｄ  距離
ｄｘ、ｄｙ  距離
ｔｕ、ｔｏ  被写界深度
ｘｄｕ、ｙｄｕ  座標
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【国際調査報告】
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