Способ контроля линейных размеровМиКРООб'ЕКТОВ Советский патент 1981 года по МПК G01B11/08 

(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ МИКРООБЪЕКТОВ

размерами шага микроструктуры и шириной ее элементов; на фиг. 2 - функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 3 - форма сигналов, поступающих на вычислительное устройство.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит оптически связанные проекционный микроскоп 1, подвижную зеркальную призму 2, зеркальные отражатели 3 и 4, линзу 5, схему 6 раздвоения, щелевую диафрагму 7, смещенную на некоторое расстояние от центральной оси оптической системы, фотоэлемент 8, усилитель 9, устройство 10 перемещения структуры, интерференционный измерительный преобразователь 11, вычислительное устройство 12, регистрирующее устройство 13.

Способ заключается в том, что создают световой поток, на пути которого размещают контролируемую периодическую микроструктуру и перемещают ее в направлении линии измерения, формируют увеличенное оптическое изображение элементов микроструктуры, сближают их до расстояния, равного номинальному размеру изображения элемента (фиг. 1 а, где расстояние h равно d - поминальному размеру щирины элемента) и раздваивают полученное изображение на два полуконтрастных со сдвигом друг относительно друга в направлении линии измерения на величину, равную номинальному размеру элемента. За счет этого в идеальном случае, когда нет ни погрещности шага, ни погрешности ширины элемента микроструктуры, оптическое изображение представляет собой сплощной однотонный полуконтраст (фиг. 1 б). В реальном случае, когда имеются погрешности шага и погрещности ширины элементов микроструктуры, наблюдаются либо темные (фиг. 1 г, ж), либо светлые (фиг. 1 в, д. е) полосы в местах наложения или разъединения полуконтрастных изображений. При этом величина наложения или разъединения полуконтрастных изображений одного и того же элемента соответствует отклонению действительного размера ширины элемента от его номинального значения (фиг. д, ж), величина наложения или разъединения полуконтрастных изображений от соседних элементов соответствует комплексной погрешности, т. е. сумме погрешностей щага структуры и погрешностей щирины ее элементов (фиг. 1 в, г, д, е, ж). При движении микроструктуры осуществляют последовательную регистрацию всех границ соприкосновения полуконтрастных изображений фотоэлементом, длительность выходного электрического сигнала которого в общем случае пропорциональна либо погрещности размера элемента, либо комплексной погрешности шага микроструктуры. Выделение погрещности щага из комплексной погрешности осуществляется алгебраическим вычитанием из нее регистрируемых параллельно погрещностей щирины элементов микроструктуры.

Способ осуществляется следующим образом.

Периодически микроструктуру 14 помещают перед объективом микроскопа 1 на подвижную каретку (на фиг. 2 не показана), движение которой задает устройство 10, и освещают световым потоком от когерентного источника (на фиг. 2 не показано) оптического излучения. С помощью микроскопа 1 формируют оптическое изображение элементов микроструктуры, направляют его на подвижную призму 2, задают ей такое начальное смещение относительно оси, проходящей через прямые углы зеркальных отражателей 3 и 4, чтобы изображения элементов были сдвинуты до расстояния, равного величине номинального размера их щирины (фиг. 2 а). Призму 2 смещают в направлении, указанном стрелкой. Для каждого типа микроструктуры это смещение строго определенно и в процессе контроля не меняется. Сформированное таким способом оптическое изображение элементов структуры далее раздваивают схемой 6 раздвоения на два полуконтрастных и сдвинутых относительно друг друга в направлении линии измерения на величину, равную номинальному размеру щирины элемента. Так как микроструктура движется, то имеют место изменения освещенности щелевой диафрагмы 7, которые регистрируют фотоэлементом 8. Фотоэлектрические импульсы усиливают усилителем 9 и подают в вычислительное устройство 12. Частота импульсов следования с интерференционного измерительного преобразователя 11 пропорциональна скорости движения, а «цена импульса соответствует одному периоду интерференционной полосы. Этими импульсами осуществляется квантование периода следования импульсов, поступающих с усилителя 9. Устройством 13 регистрируют вычисленные значения величины погрещности шага микроструктуры и погрещности ее элементов в долях квантующих импульсов.

Длительность поступивщих прямоугольных импульсов пропорциональна погрешности щирийы (фиг. 3) предыдущего элемента Ad,, комплексной погрещности Ak и погрешности ширины последующего элемеента Adj...

. Ak &h +A.4i +

гдеДп - погрешность шага.

Выделение погрешности шага из комплексной погрещности может, например, происходить следующим образом.

Определяются знаки у всех трех погрещностей (и у каждой последующей тройки).

Знаку «- для Д d соответствует разъединение полуконтрастов одного и того же элемента, а знаку « + - соответственно их наложение. Для Ak наоборот, знак «-f соответствует разъединению полуконтрастов

соседних элементов, а знак «- - наложению. В случае, когда Ad| и Adz положительны, а Д k отрицательная, о знаке говорит полярность импульсов: если Ad, и Adj одного знака, то величины погрешностей складыва ются, если разого - вычитаются. Положительная погрешность А d уменьшает А k, а отрицательная - увеличивает.

Таким образом за счет одновременного измерения и учета погрешностей ширины элементов микроструктуры и расстояний между ними без перестройки оптических каналов обеспечивается повышение точности измерения ввиду контроля шагов и ширины элементов микроструктуры с одной установки изделия.

И

Формула изобретения

Способ контроля линейных размеров микрообъектоБ по авт. св. № 612148, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля периодических микроструктур микрообъектов, изображения элементов микроструктур перед их раздвоением выставляют одно относительно другого в плоскости изображений на расстояние, равное номинальной ширине элемента микроструктуры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 612148, кл. G 01 В 11/08, 1978 (прототип). 7 8