Способ контроля линейных размеров периодических микроструктур

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1765651(22) Заявлено 19,12.78 (21) 2699558/25-28с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетОпубликовано 2309,80, Бюллетень МВДата опубликования описания 25. 09. 80(51)М. Кл, 6 01 В 11/08 Гооударстееииый комитет ао делам изобретений и открытий(71) Заявитель Институт электроники АН Белорусской ССР(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ ПЕРИОДИЧЕСКИХ МИКРОСТРУКТУР Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частностик фотоэлектрическим способам контроля линейных размеров периодическихмикроструктурИЗвестен фотоэлектрический времяимпульсный способ автоматического измерения погрешностей шагов периодических структур, основанный на сканировании изображения структуры относительно щелевых диафрагм фотоприемниками, преобразовании световых сигналов в разнополярные П-образные импульсы стабильной амплитуды, длительность которых пропорциональна 15абсолютной величине отклонения шагаот номинального, а полярность, характеризующая знак погрешности, определяется по очередности поступлениясигналов с измерительных фотоэлектрических каналов 1).Недостаток способа - недостаточно высокая точность измерения, которая зависит от погрешности измерения временного интервала, стабильности скорости перемещения структуры,точности определения границы контрастной полосы,Наиболее близким по техническойсущности 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 21.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.Поставленная цель достигаетсятем, что поворачивают полуконтрастные изображения каждого элементамикроструктуры друг относительнодруга на 180 О, регистрируют в моменть. касания и разъединения полуконтрастн хх изображений световойпоток,.еобраз,.от его в импульсыфотстока, по периодам следованиякохорых определяют шаг микроструктуры, а но длительности - размерь 1 ееэлементов,На чертеже представлена оптическая схема для осуществления способаконтроля линейных размеров периодических микроструктур.Схема содержит оптический микроскоп 1,блок 2 раз;"воения изображения,щелевую диафрагму 3, фотоприемник 4,усилитель 5, вычислительное устройство б, регистратор 7, датчик 8 линейного перемещения, устройство 9,задающее движение периодической микроструктуре 10. 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 от30 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 полуконтрастными изображениями (элемент О , его контрастное изображение Ь и полуконтрастные изображения 5 - Р ), и чем дальше от оптической оси 0-0, тем больше это расстояние (элемент 8 и его изображения о и 5 ц -8). Если периодическая микроструктура 10 движется в направлении, указанном стрелкой с индексом У то ее контрастное изображение 12 будет перемещаться в направлении Ч 2, 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 рагмы 3. Это изменение освещенности в момент касания регистрируется фотоприемником 4. При дальнейшем движении элемента его полуконтрастные изображения сначала накладыва- б 5 ются (полное наложение происходит при симметричном расположении э".емента микроструктуры относитель" но 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 б, 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 регист. рирует вычисленные значения величины шага микроструктуры и ее элементов в долях квантующих импульсов.Раздвоение изображения может быть осуществлено известными устройствами, например окулярной головкой ОРУ.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 чувствительности 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, фото- шаблонов интегральных схем, измерительных решеток и штриховых мер.Формула изобретенияСпособ контроля линейных размеровпериодических микроструктур, зак765651 Составитель В. РыковаРедактор 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, Раушская наб., д, 4/5Филиал 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 ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности контроля, поворачивают полуконтрастные изображения каждого элемента микроструктуры друг относительно друга на 180 , регисторируют в моменты касания и разьединения полуконтрастных изображений световой поток, преобразуют егов импульсы фототока, по периодамследования которых определяют шагмикроструктуры, а по длительностиразмеры ее элементов.5 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 295018, кл. С 01 В 11/04, 1971.10 2, Авторское свидетельство СССРУ 612148, кл. С О В 11/08, 1978