Дифференциальный оптический сканирующий микроскоп

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам, позволяющим измерять рельеф поверхности, и может быть использовано для контроля качества обработки поверхности, контроля однородности тонких пленок, измерения толщины тонких пленок, исследования неоднородяостей показателя преломления. Цель изобретения - повышение надежности измерения и расширение области применения микроскопа за счет одновременной регистрации изменения разности фаз и изменения разности амплитуд двух пучков, отраженных от двух близких точек исследуемой поверхности. Микроскоп содержит лазер 1, акустооптический модулятор 2, расположенный по ходу излучения лазера 1, делитель оптического излучения, расположенный по ходу дифрагированного на акустооптическом модуляторе 2 излучения, опорный канал, состоящий из фокусирующей линзы 5, расположенной по ходу отклоненного делителем 4 оптического излучения, и оптически связанного с линзой 5 фотодиода 6, измерительный канал, имеющий фокусирующую линзу 7, расположенную по ходу проходящего через делитель 4 оптического излучения, оптически связанный с линзой фотодиод 8, блок 9, предназначенный для сканирования исследуемого объекта 16 в плоскости, перпендикулярной оптической оси излучения, фокусирующую линзу 10, расположенную по ходу отклоненного делителем 4 излучения, отраженного от исследуемой поверхности и оптически связанную с фотодиодом 8, электронную систему 15 регистрации, электрически связанную с фотодиодами 6, 8. В измерительный канал между делителем 4 оптического излучения и фокусирующей линзой 7 введен делитель 11 оптического излучения и последовательно расположенные по ходу отклоненного делителем 11 излучения дефлектор 12, фокусирующая линза 13 и фотодиод 14, электрически связанный с электронной системой 15 регистрации. 1 ил. а to ю ч| ел tf W

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 В 9/04, 11/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4682533/28 (22) 24.04,89 (46) 23.02.91. Бюл. Q 7 (71) Ярославский политехнический институт (72) С.И,Божевольный, П.С.Радько и Е.А.6ожевольная (53) 531.715.27 (088,8) (54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ СКАНИРУЮЩИЙ МИКРОСКОП (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам, позволяющим измерять рельеф поверхности, и может быть использовано для контроля качества обработки поверхности, контроля однородности тонких пленок, измерения толщины тонких пленок, исследования неоднородностей показателя преломления.

Цель изобретения — повышение надежности измерения и расширение области применения микроскопа эа счет одновременной регистрации изменения разности фаэ и изменения разности амплитуд двух пучков, отраженных от двух близких точек исследуемой поверхности, Микроскоп содержит лазер 1, акустооптический модулятор 2, расположенный по ходу излучения лазера 1, делитель оптического излучения, располо„„ЯЦ „„1629751 А1 женный по ходу дифрагированного на акустооптическом модуляторе 2 излучения, опорный канал, состоящий из фокусирующей линзы 5, расположенной по ходу отклоненного делителем 4 оптического излучения, и оптически связанного с линзой

5 фотодиода 6, измерительный канал, имеющий фокусирующую линзу 7, расположенную по ходу проходящего через делитель 4 оптического излучения, оптически связанный с линзой фотодиод 8, блок 9, предназначенный для сканирования исследуемого объекта 16 в плоскости, перпендикулярной оптической оси излучения, фокусирующую линзу 10, расположенную по ходу отклоненного делителем 4 излучения, отраженного от исследуемой поверхности и оптически связанную с фотодиодом 8, электронную си- 4 стему 15 регистрации, электрически связанную с фотодиодами 6, 8. В измерительный канал между делителем 4 оптического излучения и фокусирующей линзой 7 введен делитель 11 оптического излучения и последовательно расположенные по ходу отклоненного делителем 11 излучения дефлектор

12, фокусирующая линза 13 и фотодиод 14, электрически связанный с электронной системой 15 регистрации. 1 ил. О

1629751

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам, позволяющим измерять рельеф поверхности, и может быть использовано для контроля качества обработки поверхности, контроля однородности тонких пленок, измерения толщины тонких пленок, исследования неоднородностей показателя преломления преимущественно в области микроэлектроники, интегральной оптики, высокотемпературной тонкопленочной сверхпроводимости, Целью изобретения является повышение надежности измерения и расширение области применения микроскопа эа слет одновреманной регистрации изменения разности фаз и изменения разности амплитуд двух пучков, отраженных от двух близких тачек исследуемой поверхности.

1(Г черте)ке изображена принципиальная схема дифференциального о iтического

".ê".àHèðótoùåão микроскопа.

Микроскоп содержит лазер 1, акустооптлческий модулятор 2, расположенный по ходу излучения лазера 1 и управляемым генератог ами 3, делитель 4 оптического излучения, расположенный по ходу дифрагированного на акустооптическом модуляторе 2 излучения, опорный канал, состоящий из фокусирующей линзы 5, расположенной по ходу отклоненного делителем 4 оптического излучения, и оптически связанного с линзой 5 фотодиода 6, измерительный канал., включающий фокусирующую и:гнзу 7, расположенную по ходу проходящего через дслитель 4 оптического излучения, оп ически связанный с линзой 7 фотодиод 8, блок 9, предназначенный для сканирования исследуемого объекта в плоскости ХУ, перпендикулярной оптической оси излучения, фокусирующую линзу 10, расположенную по ходу отклоненного делителем 4 излучения, отраженного от исследуемой поверхности, и оп гичеcки связанную с фотодиодом 8, делитель 11 оптического излучения и последовательно расположенные по ходу отклоненно о делителем 11 излучения дефлектор l2. управляемый генератоpot4 3, фОкусирую Цая линза 13, фотодиод 14 и электронная система 15 регистрации, электрически связанная с фотодиодами 6, 8 и 14.

Микроскоп работает следующим обраЗОМ, Излучение лазера 1 дифрагирует на аку стических волнах, возбуждаемых в акустооптическом модуляторе 2 генераторами 3.

Дифрагированное излучение, представляющее собой два пучка с частотами, смещенными на частоты бегущих акустических

35 волн, проходит через делитель 4 оптического излучения и фокусируется линзой 5 на исследуемую поверхность объекта 16, который может перемещаться перпендикулярно оптической оси по двум координатам Х и Y блоком 9, предназначенным длля сканирования исследуемого объекта 16. Часть дифрагированного излучения отражается от делителя 4 оптического излучения и фокусируется линзой 5 на фотодиод 6, который преобразует оптическое излучение и электрический сигнал. Отраженные от исследуемой поверхности пучки отражаются от делителя 4 оптического излучения, проходят через второй делитель 11 оптического излучения и фокусируются линзой 7 на фотодиод 8. Электронная система 15 регистрации измеряет разность фаз между электрическими сигналами, возникающими в фотодиодах 6 и 8 на разностной частоте а — въ Пучки излучения, отраженные от второго делителя 11 излучения, проходят через дефлектор 12, который отклоняет эти пучки с частотой мо на величину. позволяющую фокусировать на фотодиод 14 излучение каждого пучка попеременно.

Электронная система 15 регистрации измеряет амплитуду модуляции тока фотодиода

14 на частоте жо.

Формула изобретения

Дифференциальный оптический сканирующий микроскоп, содержащий последовательно установленные лазер, акустооптический модулятор и делитель излучения, опорный канал, включающий фокусирующую линзу, расположенную по ходу отклоненного делителем излучения, и фотодиод, оптически связанный с линзой, измерительный канал, включающий фокусирующую линзу, расположенную по ходу прошедшего через делитель излучения, блок, предназначенный для сканирования исследуемого объекта в плоскости, перпен дикулярной оптической оси излучения, и фотодиод, оптически связанный с фокусирующей линзой, и электронную систему регистрации, электрически связанную с фотодиодами, отличающийся тем, что, с цепью повышения надежности измерения и расширения области применения микроскопа, он снабжен вторым делителем излучения, установленным в измерительном канале между первым делителем излучения и его фокусирующей линзой, и последовательно расположенными по ходу отклоненного вторым делителем излучения дефлектором, фокусирующей линзой и третьим фотодиодом, электрически связанным с электронной системой регистрации.