Интерференционный способ измерения изменения геометрических параметров образца и устройство для его осуществления

 

1. Интерференционный спрсоб измерения изменения геометрических параметров образца, заключающийся в анализе интерференционной картины с изображением образца преобразовании оптического сигнала в электрический , определении фазового угла гармоповьпиения точности измерений, анализируют изображение в двух ортогональных направлениях, производят сравнение предьщущего и последующего значений сигналов при последовательнопараллельном преобразовании, вьщеляют из полученных значений наибольшие по модулю разности и гармонические составляющие, соответствующие двум осям координат точек изображения, определяют по совокупности наибольших разностей реперную точку на изобV ) ражении образца, а порядок интерференции определяют по отношению к репервой точке.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ССЦИ НД

РЕСПУБЛИК

0Ю (11) А з(д) G 01 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ j;- :;

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТБУ а

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3379951/18-28 (22) 10.08.81 (46) 15:.12.84. Бюл. Ф 46 (72} И.П. Гуров (53} 531.7(088.8} (56) 1. Bezikovich АЛ. à.î. Nethods апй eguipment for automation of pre cise interfегоmetrec measurements.Actd I meko, 1973, v. 3, р. 268. (54) ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОБРАЗЦА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1 ° Интерференционный способ измерения изменения геометрических параметров образца, заключающийся в анализе интерференционной картины с изображением образца, преобразовании оптического сигнала в электрический, определении фазового угла гармонических составляющих сигналов, по которому определяют порядок интерференции и изменение геометрических параметров, соответствующее ему, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения точности измерений, анализируют изображение в двух ортогональных направлениях, производят сравнение предыдущего и последующего значений сигналов при последовательнопараллельном преобразовании, выделяют из полученнык значений наибольшие по модулю разности и гармонические составляющие, соответствующие двум осям координат точек иэображения, .определяют по совокупности наиболь- Я ших разностей реперную точку на изображении образца, а порядок интерференции определяют по отношению к ре- верной точке.

1129491

2. Интерференционное устройство для измерения изменения геометрических параметров образца, содержащее источник монохроматического излучения, установленные по ходу светового луча коллиматор,, светорасщепитель, интерферометр и приемник излучения, а также схему обработки сигнала, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью, повышения точности измерений, схема обработки сигнала выполнена в виде четырех стробирующих ключей, аналогового запоминающего. блока, вычитающего блока, двух пороговых блоков, аналого-цифрового преодраэователя; двух цифровых запоминающих блоков, вычислительного блока и генератора сигналов ортогональных координат, приемник излучения выполнен в виде поэиционночувствительного фотопреобразователя, генератор сигналов ортогональных координат соединен с управляющими входаии первого, второго и третьего стро бирующих ключей, синхронизирующими входами цифровых запоминающих блоков

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения изменения геометрических параметров исследуемого образца, например, нри воздействии температуры.

Известен и".терференционный способ измерения изменения геометрических параметров образца, заключающийся в анализе интерференционной картины с изображением образца, преобразовании оптического сигнала в электрический, определении фазового угла гармонических составляющих сигналов, rto которому определяют порядок интерйеренции и изменение геометрических параметров, соответствующее ему El l

Однако способ характеризуется недостаточной точностью измерения .изменения геометрических параметров образца, вызванной тем, что смещение точки отсчета порядка инте ференции по клину образца ошибочно воспринии управляющим входом приемника излу чения, первый стробирующпй ключ вклю, чен между выходом приемника излуче ния и прямым входом вычитающего блока, второй стробирующий ключ включен между приемником .излучения и входом аналогового запоминающего блока, выход которого соединен с инвертирующим входом вычитающего блока, третий и четвертый стробирующие ключи, аналого-цифровой преобразователь, первый цифровой, запоминающий блок и вычитающий блок соединены последовательно, первый пороговый блок и второй цифровой запоминающий блок соединены последовательно, выход последнего подключен к второму входу вычислитель-. ного блока, входы пороговых блоков включены между третьим и четвертым стробирующими ключами,. выход второго порогового блока соединен с управляющим входом четвертого стробирующего ключа, выход вычитающего блока соединен с третьим стробирующим клю; чом. мается как изменение геометрических параметров образца и нестабильность л угла клина, искажения интерференционной картины вносят погрешность в значение фазового угла гармонических составляющих сигналов.

Известно интерференционное устройство для измерения изменения геометрических параметров, образца, содержащее источник монохроматического излучения, установленные по ходу светового луча коллиматор, светорасщепитель, интерферометр и приемник излучения, а также схему обработки сигнала. Устройство содержит также сканатор и гене-. ратор модулирующего напряжения, связанный со сканатором и схемой обработки сигнала (1 j.

Однако устройство обеспечивает недостаточную точность измерения геометрических параметров образца, что обусл влено отсутствием жесткой связи центра сканатора с изображением образца, отсутствием контроля шири1129491 ны и ориентации интерференционных полос и нелинейностью сканатора.

Целью изобретения является. ловышение точности измерений.

Поставленная цель достигается 5 тем, что согласно интерференционному cnîñoáó измерения изменения геометрических параметров образца, заключающемуся в анализе интерференционной картины с изображением образца, 10 преобразовании оптического сигнала в электрический, определении фазового угла гармонических составляющих сигналов, по которому определяют порядок интерференции и изменение. 15 геометрических параметров, соответ- . ствующее ему, анализируют изображение в двух ортогональных направлениях, производят сравнение предьдущего и последующего значений сигналов при 20 последовательно-параллельном преобразовании, вьделяют из полученных значений наибольшие по модулю разности и гармонические составляющие, . соответствующие двум осям координат 25 точек изображения, определяют по совокупности наибольших разностей реперную точку на изображении образца, а порядок интерференции определяют по отношению к реперной точке. . 0

В иитерференционном устройстве для измерения геометрических параметров образца, содержащем источник монохроматического излучения, установленные по ходу светового луча коллиматор, светорасщепитель, интерферометр и приемник излучения, а также схему обработки сигнала, последняя выполнена в виде четырех стробирующих ключей, аналогового запомина- 40 ющего блока, вычитающего блока, двух пороговых блоков, аналого-цифрового преобразователя, двух цифровых запоминающих блоков, вычислительного блока и генератора сигналов ортогональ- 45 ных координат, приемник излучения выполнен в виде позиционно-чувствительного фотопреобразователя, генератор сигналов ортогональных координат соединен с управляющими входами .первого, второго и третьего стробирующих ключей, синхронизирующими входами цифровых запоминающих блоков и управляющим входом приемника излучения, первый стробирующий ключ вклю-„ чен между выходом приемника излучения и прямым входом вычитающего блока, второй стробирующий ключ включен между приемником излученйя и .входом. .аналогового запоминающего блока, вы-. ход которого соединен с инвертирующнм входом вычитающего блока, тре-. тий и четвертый стробирующие ключи, аналого-цифровой преобразователь, первый цифровой запоминающий блок и вычислительный блок соединены последовательно, первый пороговый блок и второй цифровой запоминающий блок соединены последовательно, выход последнего подключен к второму входу вычислительного блока, входы порого-, вых блоков включены между третьим и четвертым стробирующими ключами, выход второго порогового блока соединен с управляющим входом четвертого стробирующего ключа, выход вычитающего блока соединен с третьим стробирующим ключом.

На чертеже представлена блок-схе1 ма интерференционного устройства для измерения изменения геометрических параметров образца.

Интерференционное устройство состоит из источника 1 монохроматического излучения, установленных по ходу светового луча коллиматора 2, светорасщепителя,З, интерферометра 4 и приемника 5 излучения в виде позиционно-чувствительного фотопреобразователя; четырех стробирующих ключей 6-9, аналогового запоминающего блока 10, вычитающего блока 11, двух пороговых блоков 12 и 13, аналогоцифрового преобразователя 14, двух цифровых запоминающих блоков 15 и 16, вычислительного блока 17 и генератора 18 ортогональных координат, соединенного с управляющим входом первого, второго и третьего стробирующих ключей 6, 7 и 8, синхрониэирующими входами цифровых запоминающих блоков 15, t

16 и управляющим входом приемника 5 излучения в виде позиционно-чувстви-,. тельного фотопреобразователя, первый стробирующий ключ 6 включен между выходом приемника 5 излучения и прямым входом вычитающего блока 11, второй .стробирующий ключ 7 включен между приемником 5 излучения и входом аналогового запоминающего блока 10, выход которого соединен с инвертирующим входом вычитакнцего блока 11, третий и четвертый стробирующие ключи 8 и 9, аналого-цифровой преобразователь 14, первый цифровой запоминающий блок 16 и вычислительный блок 17 соединены

1129

Составитель Е. Глазкова

Техред O,Íåöå Корректор О. Тигор

Редактор И. Рыбченко

Заказ 9438/33 Тираж 586 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открыты.

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Э последов тально, первый пороговый блок 12 и второй:цифровой запоминающий блок.15 соединены последовательно, выход последнего подключен к второму входу вычислительного блюка 17, входы пороговых блоков 12 и 13 вклю-, .чены между третьим и четвертым стро бичующими ключами 8 и 9, выход вто- . рого порогового блока 13 соединен с управляющим входом четвертого стро- 10 бирующего ключа 9, выход вычитающего блока 11 соединен с третьим стробирующим ключом 8, Способ реализуется с помощью описанного устройства следующим образом. 1

Анализируют интерференционную картину с изображением образца, полученную в интерферометре 4, в двух ортогональных направлениях, преобразуя оптический сигнал в электрический рр с помощью приемника 5 излучения, производят сравнение предыдущего и по- следующего значений сигнала при последовательно-параллельном преобразовании с помощью позиционно-чувстви-2S тельного преобразователя, стробирующих ключей 6,. 7 и 8, аналогового запоминающего блока 10, выделяют из полученных на выходе стробирующего— ключа 8 значений наибольшие по моду- зо лю разности с помощью порогового блока 12 и гармонические составляющие, соответствующие двум осям координат точек изображения, с помощью порогового блока 13, стробирующего ключа 9, 491 б аналого-цифрового преобразователя 14, цифрового запоминающего блока 1б и вычислительного блока 17 определяют в вычислительном блоке 17 по совокупности наибольших разностей, запом ненной в цифровЬм запоминающем блоке 15, реперную точку на изображении образца, а порядок интерференции определяют в вычислительном блоке 17 но отношению к реперной точке.

Используя сравнение предыдущего и последующего значений сигналов при последовательно-параллельном позиционно-чувствительном преобразовании со стробированием сигналов интерференционной картины, можно выделить реперную точку на изображении образца и свободные от искажений гармонические составляющие в двух ортогональных направлениях, контролируя по этим составляющим ширину и ориентацию интерференционных полос, по их фазовому углу можно определить порядок интерференцции по отношению к реперной точке и измерить. изменение геометрических параметров образца.

Таким образом, обеспечивается жесткая привязка отсчета порядка интерференции к образцу, осуществляется контроль ширины и ориентации интерференционных полос, .устраняется влияние нелинейности сканирования .и искажений интерференционной картины,что обеспечивает повышение точности измерений.