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

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет С 01 В 11/02 Государственный комитет СССР по Делам изобретений и открытийОпубликовано 1510.82. Бюллетень Й 938 Дата опубликования описания 15.10.82 В.В.Волков, Л.Л.Герасимов, Ю.В.Ларионов, А,Н.Мичков(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ ЭЛЕМЕНТОВ НА ПЛОСКИХ ОБЬЕКТАХ 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 светонуюэнергию от измеряемого объекта. Размер определяется по минимальному сигналу на фотоприемнике и положению механического приводами 1,Недостатками этого устройства являются узкий диапазон измеряемых размеров, ограниченный конфигураци" ей пространственного Фильтра, невысокая точность измерения, обусловленная конечными размерами прозрачных областей пространственного Фильт ра и его механического перемещения.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является 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 источник когерентного света, линзы, фотоприемвик с блоком управления и обработки сигнала, держатель объек та измерения и пространственныйФильтр. Первая линза установлена на Фокусном расстоянии от объекта 2 .Недостатками этого устройстваявляются невысокая точность измерения иэ"за положения фурье-спектров в области пространственного Фильтра от различных элементов объекта измерения, необходимость расчета и изготовления пространственных Фильтров25 для каждого измеряемого размера)низкая производительность, связанная с необходимостью сканирования восстановленного изображения; а также ограниченные функциональные возмож ности, поскольку измерения можнопроизводить только непрозрачных объектов.Цель изобретения - повышение точности измерения. и расширение функциональных возможностей.эта цель достигается тем, что в 5 устройстве для измерения линейных размеров и формы элементов на плоских объектах с дифракционными тестовыми структурами, например на фото- шаблонах и полупроводниковых пласти нах, содержащемпоследовательно расположенные на оптической оси источник когерентного света, линзы, фотоприемник с блоком управления и,4обработки, сигнала и держатель объек та измерения, фотоприемник установлен 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 лин 30 зу 2, апертурную диафрагму 3, вторую линзу 4, третью линзу 5, фото" приемник 6 с блоком 7 управления и обработки сигнала и держатель 8 объекта 9 измерения. Фотоприемник б 35 установлен с возможностью поворота вокруг точки А 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 разом.От источника 1 когерентного света лучи направляются на линзы 2, 4, 5, которые совместно с апертурной диафрагмой 3 формируют в плоскости объекта д 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 энер" гия 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 полу" проводнийовых пластин не хуже 5-7.При определении формы измеряется радиус закругления на углах элементов, при этом погрешность не.превышает 7"10.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет с высокой 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 функциональныв воэможностиФормула изобретенияУстройство для измерения линей-,ных размеров и формы элементов наплоских объектах с дифракционнымитестовыми структурами, например нафотошаблонах и полупроводниковыхпластинах, содержащее последовательно расположенные на оптической осиисточник когерентного снета, линзы,.фотоприемник с блоком управления иобработки сигнала и держатель объекта измерения, о:т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональныхвозможностей, фотоприемник установлен с возможностью поворота вокруг.точки пересечения оптической оси ибазовой плоскости .держателя объектаизмерения, плоскость входного окнафотоприемника расположена по касательной к траектории его перемещения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 324486, кл, 6 01 В 11/00, 1970.2, Патент США Р 3746455,кл. 356-168, 1973 (прототип),9 бб 491 ПодписиСР 7828/56 Тираж б 14ВНИИПИ Государственного комитетпо делам изобретений и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб. Зак д. 4/5лиал ППП "Патен жгород, ул. Проектная, 4 Составитель Л.ЛобзоваРедактор И.Касарда Техред Т.Маточка Корректор Н.КоРоль