Способ неразрушающего контроля Советский патент 1990 года по МПК G01B9/21 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности.к области контроля качества элементов электронной аппарату- ры, и может быть использовано для неразрушающего контроля качества фотошаблонов и кристаллов интегральных микросхем.

Ц(ль

изобретения - повьш1ение точ- и достоверности контроля пу- учета влияния неконтролируемых

, искажающих информативный ее кий сигнал.

чертеже приведен, процессор, :зующий способ неразрушающего

ОЛЯ..

оцессор содержит оптически свя- источник 1 когерентного излу- коллиматор 2, оптический блок

HOCTI

тем

napaijisTpoB, опти Н реал

KOHTI

Щ

занние чени;

3, снабженный подвижной шторкой 4., а также размещенные в оптическом переходнике 5 опорные голограммы 6-8, амплитудные фильтры 9-11, призму 12 с зеркалами, бипризму 13, линзу 14, фотоприемники 15 и 16, электрические сигналы с которых подаются на дели,- тель 17.

Оптический блок 3 выполнен в виде призмы, имеющей поперечное сечение в виде прямоугольной трапеции, нижняя грань которой обращена к коллиматору 2, а верхняя, являясь блоком 18 ввода информации, служит для установки эталонных или испытываемых образцов. Кроме того, на наклонную боковую грань призмы нанесен отражатель 19 для формирования опорной волны при записи,интерференционной картины от

о

о

00 4:

О

оо

эталонного образца. Призма 12 содержит отражатель 20, подающий параллельно обрабать1ваемые во втором канале оптические сигналы для их суммирования на обладающее односторонней проз- рачнёстью зеркало 21.

Способ осуществляется следующим образом.

Устанавливают в блок 18 ввода информации эталонный объект.

При открытой шторке 4 производят запись картины, полученной при интерференции плоской опорной волны 22, отраженной от отражателя 19 и рассеянной эталонным образцом, который установлен в блоке 18 ввода информации, волной 23.

Синтезируют опорные голограммы 6-8, описываемые, соответственно соотношением (x, у; А До-/ ),. (x, у, Л Ло-, F) и модулирующие траспаранты 9-11, обладающие соответственно, пропусканием

-э

1608

40

b,(x, у) фи, у,,Н)/. Ьа(х.у) д(х,у, .е)/. Ь,(х,у) (х,у,7,8)/т,,

где (х,у, ) - пространственное распределение.разности фаз опорной и предметной волн в плоскости для случая, когда испытывается эталонный образец; Ад - значение

контролируемого параметра для эталонного об- разца; - вектор неконтролируемыхпараметров.

Такой синтез может быть осуществен, например, при помощи ЭВМ с оследующим переносом информации на отопленку, как это делается в цифро- 55 ой голографии.

После этого устанавливают контроируемый объект вместо эталонного в

45

50

1608493

ввода информации, а шторку 4 закрывают так, чтобы устранить попадание плоской водны 22 на отра- жатель 19, предотвращая этим возникновение в каналах обработки процессора неинформативных сигналов, затрудняющих контроль.

Сигнал от источника 1 когерентно Q го излучения формируется коллиматором 2 в плоскую волну 22, которая рассеивается в блоке 18 ввода информации контролируемым объектом с образованием информативного сигнала

15 F(x,y) в плоскости опорных голограмм 6-8. Рассеянные волны 23 восстанавливают голограммы 6-8, что соответствует умножению информативного сигна20

ла F() на функции (х,у,- Д Ао-,е) и (x,yi7 V,-, )

0

в каналах обработки процессора. Дифрагированные на голограммах 6-8 волны модулируют траспарантами 9-11, что соответствует умножению сигналов 25 на функции Ь,(к,у), b2i(x,y), b(x,y). Во втором канале после модуляции транспарантами 10 и 11 волны посредством отражателя 20 и зеркала 21, размещенного в призме 12, сводятся 3Q в один пучок и интерферируют, образуя результирующий сигнал второго канала обработки. Линза 14 выполняет операцию пространственного усреднения сигналов в каналах обработки и направляет их на разнесенные.в про- странстве фотоприемники 15 и 16. Для разделения усредненных сигналов каналов обработки в плоскости фотоприемников предназначена бипризма 13. Фотоприемники 15 и 16 преобразуют оптические сигналы в электрические и направляют их в делитель 17, который формирует на выходе электрический сигнал, пропорциональный оценке максимального правдоподобия, т.е. величине отклонения контролируемого параметра испытываемого образца от эталонного значения:

5

50

д-А л )F(x.y)l

ll,(.y-,,F(x,y)3

(I) где It, l5,(x,y; A ;.., B), Р(х,уД- интенсивности результирующих сигналов, усредненных по пространствам первого и второго каналов обработки соответственно: j

1

+ xf

COS

где

Р(х,уЛ Ло ;), F(x,y) F(x,y)(x,yi A g ; Е)к

37j(x,y, X , E,)/ dxdy,

(х.у; А Лв;Е), F(x,y)i (x,y) (x.y.-jy Ло ;

M .y.e,/ P (x.y. ., ie)

)(x,y.,e)/ 3 |dx dy,

Z,, Z - области пространственного усреднения резултирующих сигналов в каналах обработки. С|пособ реализует метод статистисинтеза процессоров неразр его контроля по критерию макси правдоподобия. Согласно критерия величина отклонения

испытываемого образца оюрного значения параметра

образца определяется соческого

шаюп

маль

этого

па

от

эталЬнного

ношением

мального

параметра

9- TY()

)/,.,

(2)

ч

() - оптимальный выходной эффект системы контроля, определяемый по соотношению

1608493

.где 1д,, I- амплитуды постоянной

и переменной состав-- ЛЯЮ1ЦИХ оптического ссигнала S;

.(x,yi

- Ао - разность фаз опорной и предметной волн при испытаниях эталонно- 0.го образца, т.е.

при 7i , .

Подставляя (3) с учетом (4) в (2) и выполняя операцию дифференцирования, а также принимая во внимание 5 тог- что вне областей пространственного усреднения Zf к Z каналов обработки сигнала опорный сигнал эталонного образца тояадественно равен нулю, и что регистрирующие излучения устройства вьиают сигнал, пропорциональный квадрату амплитуды излучений, получают соотношение для оптимальной обработки {1).

5Реализация предлагаемого способа

в сравнении с существующими способами неразрушающего контроля позволяет осуществлять контроль с учетом влияния неконтролируемых параметров,

0 тем самым повышая точность и достоверность контроля, а также является, способом оптимальной обработки информативных сигналов, т.е. имеет практически предельно допустимую

5 точность оценки контроли руе1 ого параметра по сравнению с другими неоптимальными способами обработки.

0

Формул

и 3 о б р е т

е н и я

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для неразрушающего контроля качества фотошаблонов и кристаллов интегральных микросхем. Целью изобретения является повышение точности и достоверности контроля за счет учета влияния неконтролируемых параметров, искажающих информативный оптический сигнал. Для этого информативный оптический сигнал, представляющий собой отраженную от объекта световую волну, направляют в два канала, в каждом из которых имеется опорная голограмма и амплитудные транспаранты. После их прохождения осуществляется пространственное усреднение результирующих волн, после чего регистрируют их интенсивность и по соотношению интенсивностей в обоих каналах определяют величину отклонения контролируемого образца от эталонного значения. 1 ил.

YCA)

где

При света кости грамк ной,

Лр ,

S(x,3 + I

40

(x,y,J Ao.t)

с OS

Способ неразрушающего .контроля, AjF(x,y) S(x, .)dx dv (3) заключающийся в том, что формируют -00 соответствующий эталонному образцу

фильтр, пропускают через фильтр 45 Информативную оптическую волну F(x,y) от контролируемого образца и по параметрам прошедшей оптической волны судят о соответствии контролируемого образца эталонному, о т - 5оличающийся Тем, что, с целью повьшения точности и достоверности контроля, фильтр формируют в виде совокупности опорньсх голограмм и фазовых транспарантов, расположенных- в двух каналах, при пропускании оптической волны Е(х,у) через фильтр восстанавливают оптической волной (4)F(x,y) опорные голограммы, модулируют восстанцвленные с голограмм вол-опорный сигнал, соответствующий эталонному образцу/

-постоянный коэффициент..

использовании когерентного оптический сигнал в любой плос- представляет собой интерферо- волны опорной и волны предмет- 1| этому опорный сигнал S(x,y, 5i ) описьшается соотношением

lo .-1 C9(x.,y; Ao;)J, .

ны по

закону g;)(x,,)

первом канале и одновременно по зако 3 2- ;

( (к, У , ; )/ Д До и

7

л а

If oT

; f (x,yi ; ) ° втором канале, складывают промодулированные волны во втором канале, усредняют

по пространственным координатам волны в первом и втором каналах и регистрируют интенсивность результирующих вопн, а в качестве параметра, по которому .судят о соответствии контро- лируемого образца эталонному, используют величины интенсивностей результирующих сигналов, по которьм рассчи- тьшают величину i X отклонения контролируемого образца от эталонного по

j././ 7 10 « /«

22

формуле

м

,-. Ко ;), F(x,y)T,

,y; Ao;E)i F(x,y)

ЛьШьУ13

де I,, .1 (х,у:

Л .Е)

Лайнтенсивности ре-- зультирующий волн :

пространственное распределение разности фаз опорной и предметной волн для случая эталонного образца; значение контролй- ру емого параметра для эталонного образца;

вектор неконтролируемых параметров.