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

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 30.03.81 (2>) 3266952/25-28 t$1) М.Nfl с присоединением заявки 89 (23) Приоритет

G 01 В 11/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

t Ö УДК 531. 715.. 27 (088. 8) Опубликовано 151,082. Бюллетень М38

Дата опубликования описания 15.10.82

В.В.Волков, Л.Л.Герасимов, Ю.В.Ларионов, А.Н.Мичков (72) Авторы изобретения и В.Д.Склянкин @ )@ЗИР Я

"". .-итио ынжаи 13

НММ (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ

И ФОРМЫ ЭЛЕМЕНТОВ НА ПЛОСКИХ OBbEKTAX

С ДИФРАКЦИОННЫМИ ТЕСТОВЫМИ СТРУКТУРАМИ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения линейных размеров и фбрмы элементов на плоских объектах, содержащих тестовые дифракционные структуры, например, размеров и форм элементов топологического рисунка на фотошаблонах и полупроводниковых пластинах на всех стадиях технологического процесса изготовления.

Известно устройство для измерения размеров объектов, содержащее источник света с осветительной системой, направляющей коллимированный луч на измеряемый объект, линзу, осуществляющую фурье-преобразование, пространственный фильтр, имеющий механический привод, компенсирующий световую энергию от измеряемого объекта. Размер определяется по минимальному сигналу на фотоприемнике и положению механического привода(1).

Недостатками этого устройства являются узкий диапазон измеряемых размеров, ограниченный конфигурацией пространственного фильтра, невысокая точность измерения, обусловленная конечными размерами прозрачных областей пространственного фильт. ра и его механического перемещения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения линейных размеров и формы элементов на плоских объектах с дифракционными тестовыми структурами, например на фотошаблонах и полупроводниковых пластинах, содержащее последовательно расположенные на оптической оси источник когерентного света, линзы, фотоприемник с блоком управления и обработки сигнала, держатель объекта измерения и пространственный фильтр. Первая линза установлена-на фокусном расстоянии от объекта 2 .

Недостатками этого устройства являются невысокая точность измерения иэ-за положения Фурье-спектров в области пространственного фильтра от различных элементов объекта измерения, необходимость расчета и изготовления пространственных фильтров

25 для каждого измеряемого размера, низкая пройэводительность, связанная с необходимостью сканирования восстановленного изображения; а также ограниченные функциональные возмож30 ности, поскольку измерения можно

966491 производить только непрозрачных объектов.

Цель изобретения — повышение точности измерения. и расширение функциональных нозможностей.

Эта цель достигается тем, что в устройстве для измерения линейных размеров и формы элементов на плоских объектах с дифракционными тестовыми структурами, например на фотошаблонах и полупроводниковых пласти- 10 нах, содержащем последовательно расположенные на оптической оси источник когерентного света, линзы, фотоприемник с блоком управления и, 4 обработки, сигнала и держатель объек- 15 та измерения, фотоприемник установ лен с возможйостью поворота вокруг точки пересечения оптической оси и базовой плоскости держателя объекта измерения, плоскость входного окна фотоприемника расположена по касательной к траектории его перемещения.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для измерения линейных размеров и формы элементов на плоских объектах с дифракционными тестовыми структурами.

Устройство содержит последонательно расположенные на оптической оси источник 1 когерентного света, например квантовый генератор, первую лин30 зу 2, апертурную диафрагму 3, вторую линзу 4, третью линзу 5, фотоприемник 6 с блоком 7 управления и обработки сигнала и держатель 8 объекта 9 измерения. Фотоприемник б N установлен с возможностью поворота вокруг точки A пересечения оптической оси и базовой плоскости 10 держателя 8 объекта 9 измерения (направления поворотов на чертеже указаны 40 стрелками) . Плоскость входного окна фотоприемника б расположена (в частном случае) по касательной 11 к траектории 12 его перемещения.

УстройствО работает следующим об- 4 разом.

От источника 1 когерентного света лучи напранляются на линзы 2, 4, 5, которые совместно с апертурной диафрагмой 3 формируют в плоскости объекта 8 измерения луч света требуемого диаметра-с равномерно распределенной интенсивностью света. Каждый модуль объекта 9 измерения содержит тес товую дифракционную решетку, состанленную из элементов, равных по размеру элементам, подлежащим измерению.

Для контроля размеров по всему полю объекта 9 измерения, последний устанавливается на специальном держателе

8, который имеет две степени свободы в плоскости, перпейдикулярной направлению распространения света. При вращении фотоприемника 6 световая энергия главных дифракционных максимумов от тестовой дифракционной решетки объекта 9 измерения последовательно регистрируется и направляется в блок

7 управления и обработки сигнала, где по разработанному алгоритму и программе рассчитывается размер контролируемого элемента или его. форма.

Предлагаемое устройство обеспечивает измерение линейных размеров от

0,4 мкм и выше с погрешностью для фотошаблонов не хуже 1-2% и для полупроводниковых пластин не хуже 5-7Ъ.

При определении .формы измеряется радиус закругления на углах элементов, при этом погрешность не.превышает

7"10Ъ.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет с нысокой степенью точности проводить измерение как линейных размеров, так и формы элементов и проводить эти измерения как на фотошаблонах, так и на полупроводни,ковых пластинах, что в значительной мере расширяет его функциональные . воэможности °

Формула изобретения

Устройство для измерения линей-, ных размеров и формы элементов на плоских объектах с дифракционными тестовыми структурами, например на фотошаблонах и полупроводниковых пластинах, содержащее последовательно расположенные на оптической оси источник когерентного снета, линзы,. фотоприемник с блоком управления и обработки сигнала и держатель объекта измерения, о:т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, фотоприемник установлен с возможностью поворота вокруг. точки пересечения оптической оси и базовой плоскости .держателя объектаизмерения, плоскость входного окна фотоприемника расположена по касательной к траектории его перемещения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 324486, кл. G 01 В 11/00, 1970.

2. Патент CUJA Р 3746455, ° кл. 356-168, 1973 (прототип), 966491

Составитель Л.Лобзова

Техред Т.Маточка Корректор Н.Король

Редактор И.Касарда

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7828/56 Тираж б14 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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