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

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 119) (1) 7 А 1 Ц 1)4 С 01 В ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Б. Бз К АВТОРСКОМ ДЕТЕЛЬСТВУ оследовательно расптической оси источ ство содержит положенные на на и В.И,ЛыЛИНЕЙНА )МИ озможностью поворота вокрежащей в базовой плоскостя 5. 1 ил. оси,ержат ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ П 1 НТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЫХ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ ЭЛЕМЕНТОВ ПЛОСКИХ ОБЬЕКТАХ С ДИФРАКЦИОННЬ ТЕСТОВЫМИ СТРУКТУРАМИ(57) Изобретение относится к измерн тельной технике, Цель изобретения повышение точности и производительности измерения за счет исключения вращения фотоприемника и погрешностей, возникающих при этом. Устройник 1 монохроматического когерентного света, систему 3 формированияпучка, держатель 5 объекта измерения, фотоприемник 11 с блоком управления и обработки сигнала, эллиптическое зеркало 6, установленное между системой 3 формирования пучка идержателем 5 объекта таким образом,что один его фокус Р совпадает сточкой пересечения оптической оси ибазовой плоскости держателя 5 объекта, а в другом фокусе Р , также лежащем в базовой плоскости держателя5 объекта, установлен плоский отражательный элемент 9, выполненный с3 150449Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерениялинейных размеров и формы элементовтопологического рисунка на Фотошаблонах и полупроводниковых пластинах.Цель изобретения - повышение точности и производительности измерения за счет исключения вращения фо- Отоприемника и погрешностей, возникающих при этом,На чертеже изображена принципи.альная схема предлагаемого устройства. 15Устройство содержит источник 1монохроматического когерентногосвета, например лазер, непрозрачноезеркало 2, систему 3 формированияпучка, представляющую собой фокусирующую линзу, полупрозрачное зеркало 4, держатель 5 объекта измерения,эллиптическое зеркало 6, диафрагму7, установленную на оптической оси8 устройства, эллиптическое зеркало 6 установлено так, что один егофокус Г совпадает с точкой пересе(чедия оптической оси 8 с базовойплоскостью держателя 5, а в другомФокусе Г установлен плоский стражагтельный элемент 9, который может вращаться с помощью двигателя 10 вокругоси, лежащей в базовой плоскостидержателя 5,Фотоприемник 11 установлен подуглом 45 к базовой плоскости держателя 5 объекта измерения в точкевторого фокуса Гг.Объектив 12, лежащий на оси 8,нормальной и базовой плоскости держателя 5 объекта измерения, формирует изображение в окуляре 13,Сигнал с фотоприемника 11 черезблок управления и обработки сигнала,включающий усилитель 14 и аналогоцифровой преобразователь 15, поступает на процессор 16.На чертеже также изображен объект17 измерения с нанесенными на немдифракционными тестовыми структураУстройство работает следующимобразом.От источника 1 монохроматическогокогерентного света с помощью зеркала 2 световой пучок направляется насистему 3 формирования пучка, которая формирует в плоскости держателя5 на объекте 17 измерения луч света с.равномерно распределенной интенсив ностью, Каждый модуль (кристалл) объекта 17 измерения содержит тестовую дифракционную решетку, составленную из элементов, подлежащих измерению,Отражаясь от полупрозрачного зеркала 4, световой пучок проходит через диафрагму 7 в эллиптическом зеркале 6 и нормально падает на базовую поверхность держателя 5 объекта измерения, При попадании пучка на тестовую дифракционную структуру в плоскости, перпендикулярной штрихам структуры и базовой плоскости держателя 5, формируется дифракционное изображение структуры, представляющее из себя последовательность главных дифракционных максимумов, направленных под разными углами из точки пересечения оптической оси 8 с базовой плоскостью держателя 5.Разрядные порядки спектра падаютпод различными углами на эллиптическое зеркало 6, установленное таким образом, что точка пересечения оптической оси 8 с базовой плоскостью держателя 5 находится в его фокусе Г, Так как для эллиптического зеркала 6 все лучи, выходящие из одного Фокуса 1, собираются в другом фокуе Рг, то все порядки спектра, отражаясь от зеркала 6, попадают в другой фокус Г , т.е, на центр установленного в нем плоского отражательного элемента 9. С помощью двигателя 10 элемент 9 может поворачиваться вокруг оси, лежащей в плоскости держателя 5, При этом различные порядки спектра поочередно попадают на фотоприемник 11 (фД 256). Сигнал фотоприемника 11 усиливается усилителем 14 и через аналого-цифровой преобразователь 15 подается на вход процессора 16. Процессор 16 анализирует дифракционное распределение, определяет и запоминает значения интенсивностей в главных дифракционных максимумах спектра,При освещении тестовой дифракционной решетки с размером ширины Ь штрихов и периодом д нормально к поверхности объекта 17 измерения интенсивности света в п-ом и ш-омпорядках спектра связаны соотношением1504497 швдпТпВ (-) ---- и еп 7 шВ ф ьгде Вй Имея экспериментально полученные значения 1и 1 можно с помощью этого соотношения определить параметр В, откуда по известному периоду д тестовой структуры определяется ширина Ь штрихов. Формула изобретения мент,Составитель Л, ЛобзоваТехред М,Моргентал Корректор М, Шароши Редактор А. Долинич Заказ 5240/41 Тираж 683 ПодписноеВКИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прц ГК 11 Т СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101 Устройство для измерения линейных размеров и формы элементов на плоских объектах с дифракционными тестовыми структурами, например на фото шаблонах и полупроводниковых пластинах, содержащее последовательно расположенные на оптической оси источцик моцохроматического когерецтного света, систему формироцацияпучка, держатель объекта измеренияи фотоприемиик и блок управления иобработки сигнала, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и производительностиизмерения, оно снабжено цилиндрическим плоским отражательным элементом, установленным с воэможностью поворота вокруг оси, проходящей через базовую плоскость держателя объекта измерения, и эллиптическим зеркалом, установленным между системой формирования пучка идержателем объекта измерения так,что один его фокус совпадает с точкой пересечения оптической оси базовой плоскости держателя объектаизмерения, а в фокусе другого установлен плоский отражательный эле