Способ контроля линейных размеровмикрооб'ектов

 

АНИЕ

Союз Советскик

Социалистические

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву № 612148 (22) Заявлено 07.05.79 (21) 2763203/25-28 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 15.06.81. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 25.06.81 (51) М. К..

G 01 В 11/08

Гееуддрстеенный кемнтет ло делам нзобретеннй н атнрмтнй (53) УДК 531.715..27 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. К. Александров, В. Н. Ильин и А. Л. Старков

Институт электроники АН Белорусской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ.

МИКРООБЪЕКТОВ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для контроля геометрических размеров, например периодических микроструктур.

По основному авт. св. № 612148 известен способ контроля линейных размеров микрообъектов с применением микроскопа, включающего диафрагму, расположенную в плоскости изображения, и фотоэлемент, согласно которому изображение микрообъекта перед щелью диафрагмы оптически раздваивают со сдвигом друг относительно друга в на- 10 правлении линии измерения на величину, равную номинальному размеру микрообъекта, получают полуконтрастные изображения микрообъекта в щели диафрагмы и регистрируют фотоэлементом величину изменения светового потока вследствие расхождения или наложения полуконтрастных изображений, по которой и судят о контролируемом размере (1) .

Недостаток известного способа — невысокая точность контроля периодических структур, обусловленная тем, что регистрируемая величина погрешности является комплексной, включающей в себя кроме погрешности шага структуры иногда даже соизмеримые с ними погрешности ширины ее элементов. Разделение комплексной погрешности на погрешность каждого шага и каждого элемента по известному способу осуществляют путем последовательного контроля ширины всех элементов структуры со сдвигом раздвоенного изображения на величину номинального размера элемента структуры, а затем контроля отклонений шага со сдвигом полуконтрастных изображений на величину, равную разности номинального размера шага и номинального размера элемента. Последовательный контроль с перестройкой снижает производительность и точность автоматического контроля движущихся структур.

Цель изобретения — повышение точности контроля периодических микроструктур микрообъектов.

Цель достигается тем, что изображения элементов микроструктур перед их раздвоением выставляют одно относительно другого в плоскости изображений на расстояние, равное номинальной ширине элемента микроструктуры.

На фиг. 1 представлено изображение контролируемой периодической микроструктуры при различных соотношениях между

838326 размерами шага микроструктуры и шириной ее элементов; на фиг. 2 — функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 3 — форма сигналов, поступающих на вычислительное устройство.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит оптически связанные проекционный микроскоп 1, подвижную зеркальную призму 2, зеркальные отражатели 3 и 4, линзу 5, схему 6 раздвоения, щелевую диаф рагму 7, смещенную на некоторое расстояние от центральной оси оптической системы, фотоэлемент 8, усилитель 9, устройство 10 перемещения структуры, интерференционный измерительный преобразователь 11, вычислительное устройство 12, регистрирующее 15 устройство 13.

Способ заключается в том, что создают световой поток, на пути которого размещают контролируемую периодическую микроструктуру и перемещают ее в направлении линии измерения, формируют увеличенное оптическое изображение элементов микроструктуры, сближают их до расстояния, равного номинальному размеру изображения элемента (фиг. 1 а, где расстояние h равно дн — номинальному размеру ширины элемента) и 2s раздваивают полученное изображение на два полуконтрастных со сдвигом друг относительно друга в направлении линии измерения на величину, равную номинальному размеру элемента. За счет этого в идеальном случае, когда нет ни погрешности шага, ни погрешности ширины элемента микроструктуры, оптическое изображение представляет собой сплошной однотонный полуконтраст (фиг. 1 б). В реальном случае, когда имеются погрешности шага и погрешности ширины элементов микроструктуры, наблюдаются либо темные (фиг. 1 г, ж), либо светлые (фиг. 1 в, д. е) полосы в местах наложения или разъединения полуконтрастных изображений. При этом величина наложения или разъединения полуконтрастных изображе- 40 ний одного и того же элемента соответствует отклонению действительного размера ширины элемента от его номинального значения (фиг. 1д, ж), величина наложения или разъединения полуконтрастных изображений от соседних элементов соответствует комплексной погрешности, т. е. сумме погрешностей шага структуры и погрешностей ширины ее элементов (фиг. 1 в, г, д, е, ж).

При движении микроструктуры осуществляют последовательную регистрацию всех гра- so ниц соприкосновения полуконтрастных изображений фотоэлементом, длительность выходного электрического сигнала которого в общем случае пропорциональна либо погрешности размера элемента, либо комплексной погрешности шага микроструктуры. Выделение погрешности шага из комплексной погрешности осуществляется алгебраическим вычитанием из нее регистрируемых параллельно погрешностей ширины элементов микроструктуры.

Способ осуществляется следующим образом.

Периодически микроструктуру 14 помещают перед объективом микроскопа 1 на подвижную каретку (на фиг. 2 не показана), движение которой задает устройство

10, и освещают световым потоком от когерентного источника (на фиг. 2 не показано) оптического излучения. С помощью микроскопа 1 формируют оптическое изображение элементов микроструктуры, направляют его на подвижную призму 2, задают ей такое начальное смещение относительно оси, проходящей через прямые углы зеркальных отражателей 3 и 4, чтобы изображения элементов были сдвинуты до расстояния, равного величине номинального размера их ширины (фиг. 2 а). Призму 2 смещают в направлении, указанном стрелкой. Для каждого типа микроструктуры это смещение строго определенно и в процессе контроля не меняется. Сформированное таким способом оптическое изображение элементов структуры далее ра дваивают схемой 6 раздвоения на два полуконтрастных и сдвинутых относительно друг друга в направлении линии измерения на величину, равную номинальному размеру ширины элемента. Так как микроструктура движется, то имеют место изменения освещенности щелевой диафрагмы 7, которые регистрируют фотоэлементом 8. Фотоэлектрические импульсы усиливают усилителем 9 и подают в вычислительное устройство 12. Частота импульсов следования с интерференционного измерительного преобразователя 11 пропорциональна скорости движения, а «цена» импульса соответствует одному периоду интерференционной полосы. Этими импульсами осуществляется квантование периода следования импульсов, поступающих с усилителя 9. Устройством 13 регистрируют вычисленные значения . величины погрешности шага микроструктуры и погрешности ее элементов в долях квантующих импульсов.

Длительность поступивших прямоугольных импульсов пропорциональна погрешности ширины (фиг. 3) предыдущего элемента

Ь d,, комплексной погрешности Ь k и погрешности ширины последующего элемеента Адк. — üd, + ада где A k — погрешность шага.

Выделение погрешности шага из комплексной погрешности может, например, происходить следующим образом.

Определяются знаки у всех трех погрешностей (и у каждой последующей тройки).

Знаку « вЂ” » для А d соответствует разъединение полуконтрастов одного и того же элемента, а знаку «+» — соответственно их наложение. Для hk наоборот, знак «+» соответствует разъединению полуконтрастов

838326 соседних элементов, а знак « — » — наложению. В случае, когда Ь д, и hd> положительны, а Ь k отрицательная, о знаке говорит полярность импульсов: если h d, и ь d одного знака, то величины погрешностей складываются, если разого — вычитаются. Положительная погрешность Ьd уменьшает hk, а отрицательная — увеличивает.

Таким образом за счет одновременного измерения и учета погрешностей ширины элементов микроструктуры и расстояний меж- ip ду ними без перестройки оптических каналов обеспечивается повышение точности измерения ввиду контроля шагов и ширины элементов микроструктуры с одной установки изделия.

Формула изобретения

Способ контроля линейных размеров микрообъектов по авт. св. № 612148, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля периодических микрдструктур микрообъектов, изображения элементов микроструктур перед их раздвоением выставляют одно относительно другого в плоскости изображений на расстояние, равное номинальной ширине элемента микроструктуры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 612148, кл. G 01 В 11/08, 1978 (прототип) .

838326 ñð

Риг.5

Составитель С. Грачев

Редактор Ю. Петрушко Техред A. Бойкас Корректор Н. Бабинец

Заказ 4403/55 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4