Способ контроля линейных размеров периодических микроструктур

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<1>765651 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.12.78 (21) 2699558/25-28 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 2309,80. Бюллетень ¹ 35

Дата опубликования описания 25. 09. 80

{51) М. Кл.З

G 01 В 11/08

Гооударстееииый комитет ао делам изобретений и открытий (53) УДК 531.715. .27(088.8) (72) Авторы изобретения

В. К. Александров, 10. Н. Биенко и В. Н. Ильин (71) Заявитель

Институт электроники AH Белорусской ССР (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ

ПЕРИОДИЧЕСКИХ МИКРОСТРУКТУР

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к фотоэлектрическим способам контроля линейных размеров периодических микроструктур.

ИЗвестен фотоэлектрический времяимпульсный способ автоматического измерения погрешностей шагов периодических структур, основанный на сканировании изображения структуры относи- 10 тельно щелевых диафрагм фотоприемниками, преобразовании световых сигналов в разнополярные П-образные импульсы стабильной амплитуды, длительность которых пропорциональна 15 абсолютной величине отклонения шага от номинального, а полярность, характеризующая знак погрешности, определяется по очередности поступления сигналов с измерительных фотоэлек- 20 трических каналов (1) .

Недостаток способа — недостаточно высокая точность измерения, которая зависит от погрешности измерения временного интервала, стабиль- 25 ности скорости перемещения структуры, точности определения границы контрастной полосы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является 30 способ контроля линейных размеров периодических микроструктур, заключающийся в том, что освещают параллельным световым потоком микроструктуру, получают ее увеличенное оптическое изображение, перемещают микроструктуру в направлении линии измерения, раздваивают изображение каждого элемента микроструктуры на два полуконтрастных со сдвигом друг относительно друга в направлении линии измерения на величину, равную номинальному размеру, подают световой поток через щелевую диафрагму на фотоэлемент, выходной сигнал которого является мерой отклонения размера от номинального значения (2J .

Недостаток известного способа недостаточно высокая точность контроля из-за низкой контрастности иэображения, а также из-за того, что регистрируемая величина погрешности является комплексной, включающей в себя, кроме погрешности шага структуры, иногда соизмеримые с ними погрешности ее элементов, а разделение их электрическим путем не пред ставляется возможным.

Цель изобретения — повышение точности контроля.

765651

Поставленная цель достигается тем, что поворачивают полуконтрастные изображения каждого элемента микроструктуры друг относительно друга на 1,0О, регистрируют в моменть. ка";;ния и разъединения полу— конi ðà-тн,х изображений световой поток, :.еобраз.,«.от его в импульсы фотстока, по периодам следования ко.орых определяют шаг микроструктуры, а но длительности — размерь1 ее элементов.

Hv. чертеже представлена оптическая схема для осуществления способа контроля линейных размеров периодических микроструктур.

Схема содержит оптический микроскоп 1,блок 2 раз;-воения изображения, щелевую диафрагму 3, фотоприемник 4, усилитель 5, вычислительное устройство 6, регистратор 7, датчик 8 линейного перемещения, устройство 9, задающее движение периодической микроструктуре 10.

20

Способ осуществляется следующим образом.

Периодическую микроструктуру 10 помещают перед объективом микроскопа 1 на подвижную каретку (на чертеже не показана), движение которой задает устройство 9, и освещают параллельным световым потоком 11 от 30 когерентного источника, например оптического квантового генератора (на чертеже не показан). С помощью микроскопа 1 формируют оптическое изображение элементов микроструктуры 10. Раздваивают блоком 2 изображение каждого элемента микроструктуры на два полуконтрастных и поворачивают одно относительно другого на 180 . Чем ближе находится элемент микроструктуры к оптической оси 40

0-0 схемы, тем меньше расстояние между полуконтрастныгли изображениями (элемент Ь, его контрастное изображение Ь и полуконтрастные изображения о" — Р ), и чем дальше от оптической оси 0-0, тем больше это расстояние (элемент Ь и его изображения Ь и Ь" -Ь). Если периодическая микроструктура 10 движется в направлении, указанном стрелкой с индексом V,, то ее контрастное изображение 12 будет перемещаться в направлении V, а раздвоенные полукон-,— растные изображения 13 будут двигаться навстречу друг другу (стрелки / ). Как только элемент микроструктуры подойдет к оптической оси 0-0 схемы, его полуконтрастные изображения одноименными кромками придут в соприкосновение и,имеет место изменение освещенности щели диаф- 60 рагмы 3. Это изменение освещенности в момент касания регистрируется фотоприемником 4. При дальнейшем движении элемента его полуконтрастные изображения сначала накладыва†65 ются (полное наложение происходит при симметричном расположении з."емента микроструктуры относительно оптической оси схемы), а затем расходятся. Все это время щелевая диафрагма 3 полностью затемнена и никаких изменений освещенности не происходит. Как только элемент микроструктуры пройдет оптическую ось, его полуконтрастные изображения разъединяются, а изменение освещенности щели диафрагмы 3 вновь зарегистрируется фотоприемником.

Фототоковые импульсы усиливаются усилителем 5 и подаются в вычислительное устройство 6. В вычислительное устройство поступают также импульсы с интерференционного датчика 8 линейного перемещения, частота следования которых пропорциональна скорости движения, цена импульса соответствует одному периоду интерференционной полосы. Этими импульсами осуществляется квантование периода следования импульсов измерительного канала. Регистратор 7 регистрирует вычисленные значения величинь шага микроструктуры и ее элементов в долях квантующих импульсов.

Раздвоение изображения может быть осуществлено известными устройствами, например окулярной головкой ОРУ-22.

Таким образом, введение поворота одного полуконтрастного изображения относительно другого на 180, возникающего при этом встречного движения изображений, и преобразований светового потока в импульсы фототока в момент касания и разъединения их одноименных границ свет-тень, позволяет повысить точность контроля, вследствие повышения чувствительнос — è нахождения границы полуконтрастных изображений, так как при этом в дифракционном изображении элементов структуры создается распределение освещенности, позволяющее обнаружить и зарегистрировать изменение освещенности в серединах промежутков между полуконтрастными изображениями, в несколько раз меньше предела разрешения применяемой оптической системы.

Способ может найти применение в точном машиностроении и приборостроении, в электронной. электротехнической и оптико-механической промышленности при автоматизации измерений периодических микроструктур типа рамочных сеток радиоламп, спиралей и гребенок СВЧ-приборов, сеток потенциалоскопов, спиральных тел накала осветительных приборов, фотошаблонов интегральных схем, измерительных решеток и штриховых мер.

Формула изобретения

Способ контроля линейных размеров периодических микроструктур, зак765651

Составитель 2. Рыкова

Редактор М. Келемеш Техред А.щепанская КорректорИ. Муска

Заказ 6917/16 Тираж 801 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 лючающийся в том, что освещают параллельным световым потоком микроструктуру, получают ее увеличенное изображение, перемещают микроструктуру в направлении линии измерения, раздваивают изображение каждого элемента микроструктуры на два полуконтрастных, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности контроля, поворачивают полуконтрастные изображения каждого элемента микроструктуры друг относительно друга на 180, регисто рируют в моменты касания и разьединения полуконтрастных изображений световой поток, преобразуют его в импульсы фототока, по периодам следования которых определяют шаг микроструктуры, а по длительности размеры ее элементов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 295018, кл. G 01 В 11/04, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

612148, кл. G OI В 11/08, 1978 (прототип).