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Bei der Fertigung von Mikrostrukturen mittels Laserdirektbelichtung ist es für eine reproduzierbare hochaufgelöste Belichtung essentiell, die Fokuslage des Laserstrahls relativ zur Substratoberfläche kontrollieren zu können. Zur Bestimmung des Substratlage kommen in der Regel optische Einzelpunktsensoren zum Einsatz, die auf Astigmatismus-, Konfokal- oder Schrägbeleuchtungs-Konzepten beruhen.

Alle diesen Prinzipien setzen voraus, dass die Substratoberfläche einen bekannten Winkel (in der Regel senkrecht) zur optischen Achse des Belichtungssystems aufweisen muss. Sollen nicht-plane Oberflächen wie z.B. optische Linsen belichtet werden, führt die gekippte Substratoberfläche zu Messfehlern bei der Bestimmung der Substratposition.

Im Rahmen dieses Projekts wurde ein Detektionsprinzip implementiert, das die Bestimmung der Substratposition unabhängig vom Oberflächenwinkel ermöglicht. Das entwickelte optische System ist an Wellenfrontmessverfahren angelehnt und wurde nahtlos in die Laser-Lithographieanlage integriert.

Mittels eines maßgeschneiderten Detektors und einer hybriden Positioniereinheit (bestehend aus einer Linearachse und einem Piezoaktor) wurde eine Fokuslageregelung realisiert, die in der Lage ist, einem monotonen Oberflächenprofil vollautomatisch und ohne Kenntnis der Topographie zu folgen. Der erzielte zulässige Oberflächenwinkel liegt dabei in einem Bereich von +/- 15°.