Способ определения локальной кривизны поверхности

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения формы поверхности полированных подложек в электронной технике и для контроля оптических элементов. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет обеспечения помехозащищенности. При освещении эталонной сетки 1, расположенной вблизи фокальной плоскости 2 объектива 3, на плоской эталонной и контролируемой поверхностях 4,5 формируются системы светлых и темных полос. Измеряют расстояние между узловыми точками, образованными пересечением полос, видимых на фоне контролируемой и эталонной поверхностей, и определяют кривизну контролируемой поверхности по формуле 1/R<SB POS="POST">NM</SB>=P/2F(1/X<SB POS="POST">эт</SB>- @ N-M @ /X<SB POS="POST">NM</SB>), где N, M - порядковые номера узловых точек, образованных пересечением полос, видимых на фоне контролируемой поверхности

R<SB POS="POST">NM</SB> - радиус кривизны контролируемой поверхности, определяемый на участке между точками N и M

X<SB POS="POST">NM</SB> - расстояние между узловыми точками N и M

Х00э<SB POS="POST">т</SB> - расстояние между соседними узловыми точками, образованными пересечением полос, видимых на фоне эталонной плоской поверхности

P - шаг эталонной сетки

F - фокусное расстояние объектива. Способ позволяет оперативно получить числовую характеристику кривизны поверхности объекта или ее части, что обеспечивает повышение точности измерений. 2 ил.

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4457 д1 (51)4 С 01 В 11/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4238108!24-28 (22) 29,04.87 (46) 23 ° 04,89. Бюл. 1(- 15 (72) Г.А.Деомидов и Д.А.Деомидов (53) 531.717.27 (088.8) (56) Оптический производственный контроль./Под ред.Д.Малахары. М.:

Машиностроение, 1985, с.197-206. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛОКАЛЪНОЙ

КРИВИЗНЫ ПОВЕРХНОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения формы поверхности полированных подложек в электронной технике и для контроля оптических элементов. Цель изобретения — повышение точности измерений ,за счет обеспечения помехозащищенности. При освещении эталонной сетки 1, расположенной вблизи фокальной плоскости 2 объектива 3, на плоской эталонной и контролируемой поверхностях 4,5 формируются системы светлых и темных полос ° Измеряют расстояние между узловыми точками, образованными пересечением полос, видимых на фоне контролируемой и эталонной поверхностей, и определяют кривизну контролируемой поверхности по формуле 1/К„=Р (1/Х -1„ /Х „), где

n m — порядковые номера узловых точек, образованных пересечением полос, видимых на фоне контролируемой поверхности; R „„„ — радиус кривизны контролируемой поверхности, определяемый на участке между точками и и ш;

Х „ — расстояние между узловыми точками и и m; Х вЂ” расстояние между соседними узловыми точками, образованными пересечением полос, видимых на фоне эталонной плоской поверхности; Р— шаг эталонной сетки; f фокусное расстояние объектива. Способ позволяет оперативно получить числовую характеристику кривизны поверхности объекта или ее части, что обеспечивает повышение точности измерений. 2 ил.

1474457

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения формы поверхности полированных подложек в элек- 5 тронной технике и для контроля оптических элементов.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

На фиг.1 приведена схема хода лучей в оптической схеме, реализующей способ определения локальной кривизны поверхности; на фиг.2 — регистрируемая система полос на контролируемой и эталонной поверхностях.

В эталонной сетке 1, освещаемой источником излучения (не показан) и расположенной вблизи фокальной плоскости 2 проекционной оптической системы (объектива) 3, каждое отверстие представляет собой точечный источник излучения. Луч света, вышедший из точки А, прошедший через объектив 3 в точке В, отразившийся от поверхности эталонной поверхности

4 в точке В, и прошедший тем же путем обратно в точку А, имеет максимальную интенсивность по сравнению с другими лучами, которые, отразившись от зоны, окружающей точку В попадут на обратном пути на непрозразные участки сетки 1, окружающие точку А.

Таким образом, возникает система светлых и темных полос, видимых на фоне эталонной поверхности 4 и контролируемой поверхности 5, причем при двойном прохождении через отверстие сетки 1 лучей света, идущих к поверхности 4 и отраженных от нее, сетка пропускает обратно лишь те лучи, которые совпадают с направлением нормалей к поверхности.

Пусть плоскость Π — плоская эталонная поверхность. Поскольку рассматриваются лучи, идущие по нормали к поверхности, то для плоской эталонной поверхности 4 все отраженные лучи должны сходиться в фокусе объектива 3 в точке F.

FO

FD =AD — — — p

ОВ где AD--Ð

ОВ=Х ор

15 т,е.

FD Р——

20 ов ! I

Расстояние О В = OB в силу малосI ти отрезка 00

1 I

Пусть поверхность О С вЂ” контролируемая поверхность 5 подложки с неизвестным радиусом кривизны R,,. .Лучи,идущие по нормали к поверхности

О С, собираются в точке Е на оптической оси объектива 3, причем расстояние FE определяется по формуле

Ньютона

1 2

FE = — — f кос

Из подобия треугольников EAD u

35 f

ЕСО получают ED=P — — (по аналогии

Хос с эталонной поверхностью).

f

Х. ов

P —— ос

P 1 (— ——

f Хж

). .(1)

ХОС

На фиг.1 обозначены регистрируемая (и+2)-я полоса 6, видимая на фоне контролируемой поверхности 5 полоса 7, видимая на фоне поверхности 4 (на данной схеме может быть зарегистрирована при отсутствии.подложки) регистрируемая (и+1)-я полоса 8, видимая на фоне поверхности 5, регистрируемая и-я полоса

9„ видимая на фоне поверхности 5.

Из подобия треугольников FAD u

FBO получают шаг сетки 1; фокусное расстояние объектива 3; расстояние между соседними полосами на эталонной поверхности 4, образованными лучами В BAF u

О 01 Р, 1

Затем FE=FD-ED, или — — . f

ОС

Прохождение луча из точки А в точку D, т.е. из одного отверстия сетки 1 в другое при отражении от поверхности 5, дает еще один максимум интенсивности приходящийся на середину выше рассмотренных полос

OB — на поверхности 4 и OC — на поверхности 5. Это означает, что

Х =2Х - Х =Х

ОЬ Ь ОС, Ь+2,Ц

Подставляя в формулу (1), получают

1 Р 1 (и+2) -п ().

R„ 2 „2f Х Х„

1474457

Обобщая получают

1 P 1 (n-m) (— — — — — — -) (2) .

R„„2f Х Х„

10 где и, m — порядковые номера узловых точек, образованных пересечением полос, видимых на фоне контролируемой поверхности 5;

R — радиус кривизны контропей лируемой поверхности 5, определяемый на участке между контролируемыми точками и и ш 15

Х„ — расстояние между узловыми точками п и ш;

Х вЂ” расстояние между соседниэщ ми узловыми точками, об- разованными пересечением полос, видимых на фоне эталонной плоской поверхности 4.

Меняя положение сетки 1 относительно фокальной плоскости объектива 3, 25 т.е. перемещая отрезок AD вдоль линии FO можно менять расстояние между полосами, наблюдаемыми на фоне как контролируемой поверхности 5, так и эталонной поверхности 4, при 3О этом для каждой ячейки сетки 1 всегда найдется выходящий из нее луч, который на выходе из объектива 3 образует нормаль с поверхностью 4 или 5.

Изменяя расстояние между полосами, меняют локальность проводимых измерений.

На фиг.2 представлена наблюдаемая картина полос, видимых на фоне контролируемой поверхности (справа) и 4р эталона (слева, сверху и внизу).

Отсчитывают, например, по 10 полос на каждой из поверхностей, измеряют расстояние между ними, а затем IIo формуле (2) HGxopHT HcKQMblH 45 радиус кривизны контролируемой поверхности 5.

Способ позволяет оперативно получить числовую характеристику кривизны поверхности объекта или ее части, что обеспечивает повышение точности измерений.

Формула изобретения

1 P

R„ 2Е

1 1п ш1

У

Э ъ ll Ytl гдеп, m порядковые номера узловых точек, образ ов анных пересечением полос, видимых на фона контролируемой поверхности; шаг эталонной сетки; фокусное расстояние проекционной оптической системы; радиус кривизны контролируемой поверхности, определяемый на участке между точками и и m; расстояние между узловыми точками и и ш; расстояние между соседними узловыми точками, образованными пересечением полос, видимых на фоне эталонной плоской поверхности.

Х

11 Щ

Способ определения локальной кривизны поверхности, заключающийся в том, что освещают эталонную сетку,проецируют ее изображение на контролируемую повархность и регистрируют полученное изображение, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в плоскости расположения контролируемой поверхности размещают эталонную плоскую поверхность, проецируют изображение эталонной сетки поочередно или одновременно на эталонную и контролируемую поверхности, измеряют расстояние между узловыми точками, образованными пересечением полос, видимых на фоне контролируемой и эталонной поверхностей, и определяют кривизну контролируемой поверхности по формуле

1474457

Составитель С.Грачев

Техред А.Кравчук Корректор Н.Король

Редактор М.Бланар

Заказ 1881/37 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óærîðoä, ул. Гагарина,101