Устройство для измерения линейных размеров и формы элементов на плоских объектах с дифракционными тестовыми структурами

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности и производительности измерения за счет исключения вращения фотоприемника и погрешностей, возникающих при этом. Устройство содержит последовательно расположенные на оптической оси источник 1 монохроматического когерентного света, систему 3 формирования пучка, держатель 5 объекта измерения, фотоприемник 11 с блоком управления и обработки сигнала, эллиптическое зеркало 6, установленное между системой 3 формирования пучка и держателем 5 объекта таким образом, что один его фокус F<SB POS="POST">1</SB> совпадает с точкой пересечения оптической оси и базовой плоскости держателя 5 объекта, а в другом фокусе F<SB POS="POST">2</SB>, также лежащем в базовой плоскости держателя 5 объекта, установлен плоский отражательный элемент 9, выполненный с возможностью поворота вокруг оси, лежащей в базовой плоскости держателя 5. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 G О1 В 11/02

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4361497/25-28 (22) 1 1.01 ° 88 (46) 30.08.89. Бюл. В 32 (72) Я.Б.Шац, Т.В.Клишина и В.И.Лысов (53) 531 . 715. 27 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 966491, кл. G 01 В l l /02, 30.03. 81. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ ЭЛЕМЕНТОВ НА

ПЛОСКИХ ОБЬЕКТАХ С ДИФРАКЦИОННЫМИ

ТЕСТОВЫМИ СТРУКТУРАМИ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения повышение точности и производительности измерения за счет исключения вращения фотоприемника и погрешностей, возникающих при этом. Устрой„„SU„„1504497 А 1 ство содержит последовательно расположенные на оптической оси источник 1 монохроматического когерентного света, систему 3 формирования пучка, держатель 5 объекта измерения, фотоприемник 11 с блоком управления и обработки сигнала, эллиптическое зеркало 6, установленное меж- ду системой 3 формирования пучка и держателем 5 объекта таким образом, что один его фокус F< совпадает с точкой пересечения оптической оси и базовой плоскости держателя 5 объекта, а в другом фокусе Р, также лежащем в базовой плоскости держателя

5 объекта, установлен плоский отражательный элемент 9, выполненный с возможностью поворота вокруг оси, лежащей в базовой плоскости держателя 5. 1 ил.

3 150449

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения линейных размеров и формы элементов топологического рисунка на фотошаблонах и полупроводниковых пластинах.

Пель изобретения — повышение точности и производительности измерения за счет исключения вращения фо- 10 топриемника и погрешностей, возникающих при этом, На чертеже изображена принципи-альная схема предлагаемого устройства. 15

Устройство содержит источник 1 монохроматического когерентного света, например лазер, непрозрачное зеркало 2, систему 3 формирования пучка, представляющую собой фокуси- 20 рующую линзу, полупрозрачное зеркало 4, держатель 5 объекта измерения, эллиптическое зеркало 6, диафрагму

7, установленную на оптической оси

8 устройства, эллиптическое зеркало 6 установлено так, что один его фокус Г совпадает с точкой пересе( чедия оптической оси 8 с базовой плоскостью держателя 5, а в другом фокусе Г установлен плоский стража- 30 г тельный элемент 9, который может вращаться с помощью двигателя 10 вокруг оси, лежащей в базовой плоскости держателя 5.

Фотоприемник 11 установлен под углом 45 к базовой плоскости держателя 5 объекта измерения в точке второго фокуса Г .

Объектив 12, лежащий на оси 8, нормальной и базовой плоскости дер- 40 жателя 5 объекта измерения, формирует изображение в окуляре 13.

Сигнал с фотоприемника ll через блок управления и обработки сигнала, включающий усилитель 14 и аналогоцифровой преобразователь 15, поступает на процессор 16.

На чертеже также изображен объект

17 измерения с нанесенными на нем дифракционными тестовыми структурами.

Устройство работает следующим образом.

От источника 1 монохроматического когерентного света с помощью зеркала 2 световой пучок направляется на систему 3 формирования пучка, которая формирует в плоскости держателя

5 на объекте 17 измерения луч света с.равномерно распределенной интенсив. ностью. Каждый модуль (кристалл) объекта 17 измерения содержит тестовую дифракционную решетку, составленную из элементов, подлежащих измерению.

Отражаясь от полупрозрачного зеркала 4, световой пучок проходит через диафрагму 7 в эллиптическом зеркале 6 и нормально падает на базовую поверхность держателя 5 объекта измерения, При попадании пучка на тестовую дифракционную структуру в плоскости, перпендикулярной штрихам структуры и базовой плоскости держателя 5, формируется дифракционное изображение структуры, представляющее из себя последовательность главных дифракционных максимумов, направленных под разными углами из точки пересечения оптической оси

8 с базовой плоскостью держателя 5.

Разрядные порядки спектра падают под различными углами на эллиптическое зеркало 6, установленное таким образом, что точка пересечения оптической оси 8 с базовой плоскостью держателя 5 находится в его фокусе

F . Так как для эллиптического зеркала 6 все лучи, выходящие из одного фокуса 1, собираются в другом фокуе F, то все порядки спектра, отражаясь от зеркала 6, попадают в другой фокус Г„, т.е. на центр установленного в нем плоского отражательного элемента 9. С помощью двигателя 10 элемент 9 может поворачиваться вокруг оси, лежащей в плоскости держателя 5. При этом различные порядки спектра поочередно попадают на фотоприемник 11 (ФД 256). Сигнал фотоприемника ll усиливается усилителем 14 и через аналого-цифровой преобразователь 15 подается на вход процессора 16. Процессор 16 анализирует дифракционное распределение, определяет и запоминает значения интенсивностей в главных дифракционных максимумах спектра.

При освещении тестовой дифракционной решетки с размером ширины

Ь штрихов и периодом d нормально к поверхности объекта 17 измерения интенсивности света в п-ом и m-ом порядках спектра связаны соотношением

1504497

m sin пВ (-) — — - —

n sin «mR

In

Ь где В

Имея экспериментально полученные значения 1 „ и I, можно с помощью этого соотношения определить параметр В, откуда по известному периоду d тестовой структуры определяется ширина Ь штрихов.

Формула и з обретения мент.

Составитель Л. Лобзова

Техред М.Моргентал Корректор M. Шароши

Редактор А. Долинич

Заказ 5240/41 Тираж 683 Подписное

ВКИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101

Устройство для измерения линейных размеров и формы элементов на плоских объектах с дифракционными тестовыми структурами, например на фото- 20 шаблонах и полупроводниковых пластинах, содержащее последовательно расположенные на оптической оси источник монохроматического когерецт— ного света, систему формирования пучка, держатель объекта измерения и фотоприемиик и блок управления и обработки сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и производительности измерения, оно снабжено цилиндрическим плоским отражательным элементом, установленным с воэможностью поворота вокруг оси, проходящей через базовую плоскость держателя объекта измерения, и эллиптическим зеркалом, установленным между системой формирования пучка и держателем объекта измерения так, что один его фокус совпадает с точкой пересечения оптической оси базовой плоскости держателя объекта измерения, а в фокусе другого установлен плоский отражательный эле