Устройство для контроля размерных параметров топологии фотошаблонов Советский патент 1982 года по МПК G01B11/02 

(54) УСТРЮЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАЗМЕРНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТОПОЛОГИИ ФОТОШАБЛОНОВ Изобретение относится к измеритель ной технике, а именно к фотоэлектрическим устройствам для измерения размерных параметров топологии фотошаблонов рагмиеров и координат элементов и совмещаемости фотошаблонов. Известно устройство цпя контроля раз мерных параметров топологии фотошаблонов, содержащее координатный стол с датчиком линейного перемещения и фотоэлектрический тубус, включающий проекционную и вспомогательную осветител ную системы, узел сканатора с анализирующей щелью, объектив, два светодели тельных блока и окулярС . Недостатками устройства являются конструктивная сложность из-за наличия двух осветителей и двух светоделительных блоков, а также недостаточно высокая точность контроля. Наиболее близким к изобретению.по технической сущности является устройств для контроля размерных Параметров топо логии фотошаблонов, содержащее осветитель и последовательно установленные по ходу пучка световых пучей объектив, зеркало, зеркальный эпемент с анализирующей щелью и окуляр, фотоприемник, расположеннь1Й эа анализирующей щелью зеркального элемента, предметный столик, установленный между осветителем и объективом с возможностью перемещения в « двух взаимно перпендикулярных направлениях относительно оси объектива 23. Недостатком прибора явпяется невысокая точность измерения, ограниченная погрешностью измерения, которую вносит поперечное смещение изображения и, следовательно, оси иа серения при перефоку- сировке в пределах неплоскостности контролируемого фотошаблона. Кроме того, точность измерения ограничена чувствительностью фокусирующей подвижки и составляющими погрешности измерения иоза нестабильности масштаба изображения и полевых аберраций объектива. Цель изобретения - повышение точнооти контроля. 390563 Эта цель достигается за счет того, что устройство снабжено двухкомпонент- ной оборачивающей системой, расположенной между зеркальш 1м элементом и ляром, зеркальный элемент расположен s в фокальной плоскости первого компонента оборачивающей системы, а фотоприемник, зеркальный элемент с анализирук шей щелью и первый компонент оборачивающей системы установлены с возмож- ю ностью совместного перемещения вдоль оси пучка световых лучей, проходящих от зеркала к зеркальному элементу. На фиг. 1 изображена принципиапьная схема устройства для контроля раз-5 мерных параметров топологии фотошаблонов, разрез- на фиг. 2 - схема, поясняющая 11ринцШ1 измерения размера и положения контролируемого элемента. Устройство содержит осветитель 120 (фиг. 1), предметный столик 2, датчики 3 линейных перемещений (указан только один из двух датчиков), объектив 4, зеркало 5, зеркальный элемент 6 с выполненной в нем анализирующей щелью 7, 25 фотоприемник 8, двухкомпонентную оборачивающую систему, состоящую из первого 9 и второго 10 компонентов, и окуляр 11. Осветитель 1, датчики линейных перемещений 3 смонтированы на нижнем основании 30 12, по которому перемещается предметный столик 2 с контролируемым фотошаблоном 13. Объектив 4, зеркало 5, вто „1 ,-л рой компонент Ю оборачивающей системы и окуляр 11 смонтированы на верх- 35 нем основании 14, по которому имеет возможность перемещаться каретка 15с размещенными на ней зеркальным элементом в, фотоприемником 8 и первым компоноатом 9 оборачивающей системы, при- 40 чем зеркальный элемент G ррспо)1пже1. в фокапькой ППОС1ШСТИ первого компонента 9 оборачивающей системы. Перемещение каретки 15 происходит параллельно оси световых лучей, проходящих от зер-45 кала 5 к зеркальному элементу 6. Предлагаемое устройство работает в полуавтоматическом режиме с участием оператора, который предварительно наво- 5° дится (прицеливается) на контролируемый элемент фотошаблона 13. Скантфование элемента и измерение производится автоматически. Измерение размерных парамет ров топологии фотошаблона 13 основано 55

на наве/1ении на край элемента топологии и отсчета положения по одному из датчиков 3 линейт 1Х перемеще(ий. Наведение

элементов топологии испопьзуот1 я для опреаепения совмещаемости фотошаблонов при их последовательном крнтропе. 34 на край осуществляется спеяуктщим ofipaзом. Изображение контролируемого -частка фотошаблона 13, освещенного в прохоцящем свете от осветителя 1, строится объективом 4 в плоскости зеркального элемента 6. Световой поток, прошедший через анапкэщ)ук1щую шель 7, попадает на фотоприемник 8. Свет, отраженный от зеркального элемента 6, направляется в окуляр 11 через компоненты 9 и Ю оборачивающей cvicтемы с параллельным ходом лучей, которая передает изображение анализирую щели 7 одновременно с изображением контролируемого участка фотошаблона 13 пре/дметную плоскость окуляра 11. Наведение на край элемента произвопится в ходе непрерывного перемещения (сканирования) предметного столика 2 по оа«ой из координат, при этом изображение контролируемого элемента перемешается поперек анализирующей щели 7. Для того, чтобы произвести сканирование, оператор, действуя ручным управлением привода предметного столика 2, устанавливает изображение 16 (фиг. 2) анализирующей ще ° изображения контролируемого элемента 17 на линии 18 сканирования. Затем оператор запускает цикл работы. Происходит перемещение предметного сто 2 (фиг. 1) с постоянной скоростью. В ходе перемещения S сигнал фотоприL. л «с in емника 8 изменяется от минимального 1У . ,- 2) ао максимального 20 и снова уменьшается до минимального, т. е. происходит фотометрирование изображения контропируемого элемента 1 / анализирую ° моменты, когда сигнал фотоприемиика 8 пересекает заранее заданный уровень 21, вырабатываются импульсы отсчета 22 и 23, по которым производится перенос текущей координаты предметного столика 2 (фиг. 1), отсчитаннон по сигналу датчика 3 пинейного перемещения в блок регистрации (не показан). Таким образом происходит регистрапи координат краев элементов топологии фотощаблоно 13. Размер элемента опре- деляется как разность координат двух его краев, а координата центра элемента определяется как полусук ма координат краев. Информация о координатах центров

Устройство обеспечивает точность иэмерения не хуже О,1-О,2 мкм. Это аостигается применением объектива 4 с числовой апертурой не менее 0,6 и увеличением не менее 2О, анализирующей щелью 7 шириной не более 0,5 мкм, привеаенной в плоскость фотошаблона 13, и аат чиками 3 линейных перемещений с аиск ретностью выработки счетных импульсов не более 0,05 мкм. Объектив 4 с числовой апертурой не менее 0,6 имеет в предметной плоскости глубину резкости не более 2 мкм.

Требования к обеспечению чувствительности фокусировки и поперечной стабиль ности измерительной оси при перефокусировке на 15-2О мкм (в пределах неплоскостности контролируемого фотошаблона) удовлетворяются примененным способом фокусирования в плоскости промежуточкого изображения. При этом ошибка, вносимая в результаты измерений, вызванная непрямолинейностью перемещения каретки 15 вдоль оси пучка лучей, проходящих от зеркала 5 к зеркальному элементу 6, уменьшается пропорционально увеличению объектива 4.

Изменение масштаба изображения, связанное с перемещением каретки 15, как и наличие полевых аберраций объектива 4, не сказывается на точности измерений, так как анализирующая щель 7 остается в центре поля зрения объектива 4 при всех положениях каретки 15, а отсчет координат производится в плоскости контролируемого фотошаблона по датчикам 3 линейного перемещения.

Перемещение каретки 1 5 вдоль оси пучка лучей, проходящих от зеркала 5 к зеркальному элементу 6, приводит к изменению расстояния между компонентами 9 и Ю оборачивающей системы и их относительному поперечному смещению. Однако благодаря наличию, параллепьного

хода лучей изображение анализ1фук-чи щеми в окуляре 11 остается всег-ца резким и наблюдается одновременно с резким изображением контршифуемого участ ка фэтошаблона 13 в положении фокусировки.

Формула изобретения

Устройство для контроля размерных параметров топологии фотошаблонов, содержащее осветитель и последовательно установленн1.1е по ходу пучка световых лучей объектив, зеркало, зеркальный элемент с анализирующей щелью и окуляр, фотоприемник, расположенный за анализирующей щелью зеркального гпемента, предметный столик, установлеинъ между осветителем и объективом с возможность перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях относительно оси объектива, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено двухкомпонентной оборачивающей системой, расположенной между зеркальным элементом и окуляром, зеркальный элемент расположен в фокальной плоскости первого компонента оборачивающей системы, а фотоприемник, зеркальный элемент с анализирующей щело и первый компонент оборачивающей системы установлены с возможностью совместного перемещения вдоль оси пучка световых лучей, проходящих от зеркала к зеркальному элементу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Компаратор 200 фирмы , ФРГ - Электронная промышленность , 1971, № 4, с. 1О5.

2.Анализатор микроразмеров, модель 2А фирмы М-соп, Япония. - Электроная промышленность , 1979, № 6,

с. 67, (прототип). 9. 0