Лазерный проекционный микроскоп

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может найти применение, в частности, при контроле топологии интегральных микросхем в процессе микрофотолитографии . Целью изобретения является повышение информативности изображения путем получения стереоскопического изображения наблюдаемого объекта. Микроскоп содержит активный элемент 1 лазера, два устройства 3 и 6 для пространственного разделения пучка, экран 8, на котором получается стереоскопическое изображение наблюдаемого объекта 5. Цель достигается тем, что в лазерный проекционный микроскоп введены два устройства 3 и 6 для пространственного разделения лазерного пучка, например по длинам волн или по плоскостям поляризации, и линза 2, установленные в апертуре лазерного излучения таким образом, что одно устройство 3 для -пространственного разделения лазерного пучка и линза 2 находятся между микрообъективом 4 и активным элементом 1 лазера, а другое устройство 6 - между активным элементом лазера 1 и проекционной оптической системой 7, причем первое устройство 3 для разделения лазерного пучка установлено на двойном Фокусном расстоянии от микрообъектива 4 и фокусном расстоянии от линзы 2. 4 з.п. ф-лы, 1 ил. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4639274/21 (22) 17,01.89 (46) 30.06.91. Бюл. N. 24 . (71) Специализированное конструкторское бюро с опытным производством Отдела теплофизики АН УЗССР (72) Д.Т.Алимов, А,M.Áàêèåâ и LLI.3.Сабитов (53) 621.384(088.8) (56) Валос Н.А.Стереоскопия, Иэд-во АН

СССР, 1962.

Земсков К.И. и др. Исследование основных характеристик лазерного проекционного микроскопа. — Квантовая электроника. Т.

3, 1976, М 1, с. 35 — 43. (54) ЛАЗЕРНЫЙ ПРОЕКЦИОННЫЙ МИКРОСКОП (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может найти применение, в частности, при контроле топологии интегральных микросхем в процессе микрофотолитографии. Целью изобретения является повышение информативности изображения путем получения стереоскопического изо,, Я2,, 1659956 А1 (я) 6 02 В 21/ОО,Н 01 S 3/00 бражения наблюдаемого объекта, Микро-скоп содержит активный элемент 1 лазера, два устройства 3 и 6 для пространственного разделения пучка, экран 8, на котором получается стереоскопическое изображение наблюдаемого объекта 5, Цель достигается тем, что s лазерный проекционный микроскоп введены два устройства 3 и 6 для пространственного разделения лазерного пучка, например по длинам волн или по плоскостям поляризации, и линза 2, установленные в апертуре лазерного излучения таким образом, что одно устройство 3 для . пространственного разделения лазерного пучка и линза 2 находятся между микрообьективом 4 и активным элементом 1 лазера, а другое устройство 6 — между активным элементом лазера 1 и проекционной оптической системой 7, причем первое устройство

3 для разделения лазерного пучка установлено на двойном фокусном расстоянии от микрообъектива 4 и фокусном расстоянии от линзы 2. 4 з.п. ф-лы, 1 ил, 1659956

10

50

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может найти применение, в частности, при контроле топологии интегральных микросхем в процессе микрофатолитографии, Цель изобретения — повышение информативности изображения за счет получения стереоскопического изображения наблюдаемого объекта.

На чертеже изображена схема лазерного проекционного микроскопа (ЛПМ), ЛПМ содержит активный элемент 1 лазера, по одну сторону которого вдоль его оптической оси размещены: линза 2, в фокальной плоскости которой установлена первое устройство 3 для пространственного разделения лазерного пучка, микрообьектив 4, удаленный от устройства 3 и наблюдаемого обьекта 5 на расстояния, равные двойному фокусному расстоянию микрообъектива 4. По другую сторону от активного элемента 1 лазера помещены второе устройство 6 для пространственного разделения лазерного пучка, проекционная оптическая система 7 и экран 8, Линза 2 может быть как собирающей, так и рассеивающей, Е последнем случае она помещается слева от устройства 3, Фокусное расстояние линзы 2 и параметры устройства 3 (показатель преломления, материал призмы, угол при вершине и др,) подоираются таким образам, чтобь1 угол между падающими на объект 5 пространственно разделенными пучками излучений составлял несколько (5 — 10) угловых градусов, т.е. угол„пад которым левый и правый глаз человека видят предмет, расположенный на расстоянии наилучшего (аптимального) видения (25-30 см).

ЛПМ работает следующим образом.

Излучение с малой расходимостью активного элемента 1 лазера проходит через линзу 2 и устройство 3, разделяясь в пространстве на два расходящихся пучка излучений, Эти пучки при помощи микрообъектива 4, расположенного на двойном фокусном расстоянии от устройства 3, фокусируются на поверхности наблюдаемого объекта 5, отстоящего от микрообьектива 4 также на расстоянии, равном двойному фокусному расстоянию микроабьектива, под различными ракурсами. Описанное пространственное расположение микрообьектива 4 между устройством 3 и абьективом 5 позволяет обеспечить оптическое сопряжение плоскости обрабатываемого.абьекта 5 и факальной плоскости линзы 2.

Отразившись or поверхности объекта 5, указанные пучки излучений возвращаются через микрообьектив 4 к устройству 3, где происходит их пространственное совмещение. После этого, совмещенные пучки через линзу 2 поступают в активный элемент 1 лазера, где происходит их усиление по яркости, и попадают на второе устройство 6, где пучки снова пространственно разделяются.

Устройство 6 ориентировано таким образом, что это разделение происходит в той же плоскости, что и разделение пучков устройством 3, r,å. устройства 3 и 6 пространственно сопряжены, С помощью проекционной оптической системы 7 эти разделенные пучки проецируются на экран

8. Таким образом, благодаря наличию проекционной системы 7 на экране 8 образуется два увеличенных и усиленных по яркости (благодаря прохождению пучка лазера через активный элемент 1 лазера) диспарантных иэображения поверхности наблюдаемого объекта 5.

Благодаря тому, что пространственное разделение пучков излучения осуществляется устройствами 3 и 6 в одной плоскости, два полученных диспарантных изображения объекта 5 на экране 8 соответствуют левому и правому ракурсам, Наблюдение этих изображений осуществляется при помощи селективных очков (не показаны), правое стекло которых пропускает только излучение, предназначенное для правого глаза, а neaoe — для левого.

Поскольку лазерное излучение может делиться на два пучка с различными длинами волн или на два пучка с двумя ортогональными плоскостями поляризации„то возможны варианты реализации предлагаемого ЛПМ.

Вариант 1. При делении лазерного излучения на пучки с различными длинами волн в качестве устройств 3 и 6 для пространственного разделения лазерного излучения используются диспергирующие элементы: оптические призмы, дифракционные решетки и т.п, B данном случае активный элемент 1 лазера генерирует излучение на двух дополнительных длинах волн. При применении, например, лазера на парах меди это — излучения на длинах волн А = 5782А (желтый о цвет) и Я = 5106А (зеленый цвет). Используемые два цвета должны быть дополнительными, т.е, настолько отличаться друг от друга по длине волны, чтобы при помощи светофильтров полностью разделить и направить по отдельности в левый и правый глаз наблюдателя.

1659956

Излучение с малой расходимостью активного элемента 1 лазера проходит через линзу 2 и устройство 3, разделяясь в пространстве на два расходящихся пучка излучений с различными длинами .волн. Два пучка излучений при помощи микрообъектива 4 фокусируются на поверхности наблюдаемого объекта 5 под различными ракурсами.

Отразившись от поверхности обьекта 5, указанные пучки излучений возвращаются через микрообъектив 4 к двулучепреломляющему устройству 3, где происходит их пространственное совмещение. Пространственно совмещенные пучки через линзу 2 поступают в активный элемент 1 лазера, где происходит их усиление по яркости, и попадают на второе устройство 6, где пучки снова пространственно разделяются. С помощью проекционной системы эти разделенные пучки проецируются на экран 8.

Таким образом, на экране 8 образуются два увеличенных и усиленных по яркости диспарантн ых изображения поверхности наблюдаемого объекта 4 в двух дополнительных цветах.

Получен н ы е изображения (проекции) наблюдатель рассматривает через селективные очки, стекла которых пропускают излучение с соответствующими длинами волн, в результате каждый глаз видит только

"свое" изображение. Так, при использовании лазера на парах меди, генерирующего

"желтое" и "зеленое" излучение, стекла селективных очков могут быть выполнены в виде желтого и зеленого светофильтров.

Известно, что равномерное освещение ослабляет впечатление объемности предмета, поэтому интенсивность излучения одного из лазерных пучков уменьшают, например, путем установки светофильтра в любом месте вдоль оптической оси активного элемента лазера 1, Вариант 2. При делении лазерного излучения на пучки с различными ортогональными плоскостями поляризации в качестве устройств 3 и 6 для пространственного разделения лазерного излучения используют двулучепреломляющие элементы: призмы

Волластона, двулучепреломляющие пластины и т.д.

В данном случае активный элемент 1 лазера может генерировать излучение на любом числе длин волн: как на одной, так и на нескольких. Важно лишь, чтобы в генерируемом излучении присутствовали две ортогональные плоскости поляризации, Излучение с малой расходимостью активного элемента 1 лазера проходит через линзу

2 и устройство 6 и разделяется на два пучка

10 образуются два увеличенных и усиленных по яркости диспарантных изображения по20 верхности наблюдаемого объекта 5 в двух

30

50

40 с различными ортогойальными плоскостями поляризации. Два пучка излучений при помощи микраобьектива 4 фокусируются на поверхности наблюдаемого обьекта 5 под различными ракурсами.

Отразившись от поверхности объекта 4, указанные пучки возвращаются к диспергирующему элементу 3, где происходит их пространственное совмещение, Пространственно совмещенные пучки через линзу 2 поступают в активный элемент 1 лазера, где происходит их усиление по яркости, и попадают на второе устройство 6, где пучки снова пространственно разделяются. С помощью проекционной оптической системы 7 эти разделенные пучки проецируются на экран 8. Таким образом, на экране 8 арто гон аль н ых плоскостях пол я ризации.

Для наблюдения стереоскопического изображения обьекта 5 наблюдатель должен пользоваться селективными очками, стекла которых пропускают излучение с ортогоналъными плоскостями поляризации, Интенсивность излучения одного из лаэерных пучков уменьшают, например, путем установки поляризационного фильтра, например поляроида, в любом месте вдоль оптической оси активного элемента 1 лазера. Для того, чтобы отраженные от экрана лучи не меняли плоскость поляризации, экран должен быть выполнен недеполяризующим. Для этого в качестве экрана 8 используют шероховатые металлизированные поверхности.

Таким образом, предлагаемый ЛПМ позволяет наблюдать на экране 8 увеличенное стереоскопическое изображение микрообъектов, например интегральных микросхем. При этом можно получать информаци о О толщине наблюдаемого обьекта с точностью до 1 мкм.

Изобретение может быть использовано не только для визуального контроля толщины отдельных элементов топологии микросхем, но и при рассмотрении мелких предметов в микроскопии, что значительно повышает разрешающую способность систем и дешифруемость изображения.

Формула изобретения

1. Лазерный проекционный микроскоп, содержащий активный элемент лазера, с одной стороны от которого на его оптической оси установлен микрообьектив, а с другой стороны расположена проекционная оптическая система с экраном, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения информативности изобретения за счет получения

1659956

Составитель И.Меньшиков

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор M,Êåëåìåø

Заказ 1844 Тираж 334 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Э стереоскопического изображения наблюдаемого объекта, в него введены два устройства для пространственного разделения лазерного пучка и линза, установленные в апертуре лазерного излучения таким обра- 5 зом, что одно устройство для пространственного разделения лазерного пучка и линза находятся между микрообъективом и активным элементом лазера, а другое устройство для пространственного разделения 10 лазерного пучка — между активным элементом лазера и проекционной оптической системой, причем первое устройство л,пя пространственного разделения лазерного ; пучка установлено на двойном фокусном - 15 расстоя нии от микрообъектива и в фокаль; ной плоскости линзы.

2. Устройство по и. 1, отл ича ю щеес я тем, что в качестве устройства для пространственного разделения лазерного пуч- 20 ка используется диспергирующий элемент, например оптическая призма.

3. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения контраста изображения, наблюдаемого на оптической оси, между предметной плоскостью микрообъектива и экраном расположен светофильтр.

4. Устройство no n.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что в качестве устройства для пространственного разделения лазерного пучка используется двулучепреломляющий элемент, например призма Волластона, а экран выполнен недеполяризующим, 5. Устройство по п.4, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения контраста изображения наблюдаемого объекта, на оптической оси между предметной плоскостью микрообъектива и экраном установлен поляризационный фильтр, например поляроид.