SU1384949A1 - Гетеродинное устройство дл измерени толщины стравливаемых и напыл емых слоев - Google Patents

Гетеродинное устройство дл измерени толщины стравливаемых и напыл емых слоев Download PDF

Info

Publication number
SU1384949A1
SU1384949A1 SU864113700A SU4113700A SU1384949A1 SU 1384949 A1 SU1384949 A1 SU 1384949A1 SU 864113700 A SU864113700 A SU 864113700A SU 4113700 A SU4113700 A SU 4113700A SU 1384949 A1 SU1384949 A1 SU 1384949A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
optical emitter
light
receiving channels
beams
switch
Prior art date
Application number
SU864113700A
Other languages
English (en)
Inventor
Ирина Григорьевна Максименко
Александр Григорьевич Полещук
Original Assignee
Институт автоматики и электрометрии СО АН СССР
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт автоматики и электрометрии СО АН СССР filed Critical Институт автоматики и электрометрии СО АН СССР
Priority to SU864113700A priority Critical patent/SU1384949A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of SU1384949A1 publication Critical patent/SU1384949A1/ru

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Целью изобретени   вл етс  повьшение точности измерени  за счет устранени  вли ни  накло на образца на результаты измерений. Устройство содержит оптический излучатель 1, светоделительный элемент 2, пол ризационную призму .3 и два приемных канала. Оптический излучатель 1 формирует световой поток, содержащий две линейные взаимно-ортогонально пол ризованные компоненты с разной частотой. Световой поток с помощью светоделительного элемента 2- и пол ризационной призмы 3 делитс  на четыре пучка, три из которых падают на необрабатываемую поверхность образца, а четвертый - на обрабатываемую . Отраженные от образца и вновь совмещенные пол ризационной призмой 3 попарно взаимно-ортогонально пол ризованные пучки после прохождени  анализаторов 7, 8 интерферируют в приемных каналах. Сигнал интерференции пары пучков, отраженных от необрабатываемой поверхности,  вл етс  опорным, сигнал интерференции второй пары пучков - информативным. По разности фаз сигналов интерференции суд т о толщине напыл емого или стравливаемого сло . 1 з.п. ф-лы, 2 ил. с (Л

Description

00 СХ) 4 СО 4 СО
Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в технологии травлени  и напылени  дл  измерени  толщины стравливаемых и напыл емых слоев.
Цель изобретени  - повышение точности измерени  за счет устранени  вли ни  наклона образца на результаты измерений.
На фиг. 1 изображена блок-схема, предлагаемого гетеродинного устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы , по сн ющие работу гетеродинного устройства.
Гетеродинное устройство состоит из оптического излучател  1, установленной по ходу светового потока све- тоделительного элемента 2, пол ризационной призмы 3, первого 4 и второго 5 фокусирующих объективов, исследуемого образца 6, установленных по ходу отраженного от образца светового потока первого 7 и второго 8 анализаторов, .первого 9 и второго 10 фотоприемников, коммутатора 11, фазометра 12 и индикатора 13, вход которого соединен с выходом фазометра 12 а первый и второй входы последнего через коммутатор 11 св заны соответственно с первым 9 и вторым 10 фотоприемниками .
Оптический излучатель 1 сострит из лазера 14, установленньк последовательно по ХОДУ светового потока первого объектива 15, первого свето- делительного пол ризационного элемента 16, акустооптического модул тора 17, диафрагмы 18, второго светодели- тельного пол ризационного элемента 19 второго объектива 20, установленного на фокусном рассто нии от выходной поверхности акустооптического модул тора 17, переключател  21, первого 22 и второго 23 высокочастотных генераторов и генератора 24 тактовых .импульсов , выход которого, а также выходы высокочастотных генераторов 22 и 23 соединены со входами переключател  21, а выход последнего подключен к входу акустооптического модул тора 17. Работу оптического излучател  синхронизируют с работой фазометра 12 сигналом, поступающим с выхода синхронизации оптического излучател  1 на третий вход коммутатора 11. ,
Гетеродинное устройство работает следующим образом.
0
Световой луч, выход щий из оптического излучател  1, расщепл етс  светоделительным элементом 2 на два луча I и II, параллельных исходному и приблизительно равной интенсивности . Каждый из световых потоков состоит из двух компонент с взаимно ортогональными линейными пол ризаци ми и близкими частотами -Э, и . При прохождении через пол ризационную призму-3 лучи раздел ютс  пространственно по пол ризации и соответственно по частоте. Кажда  пара лучей,
5 образовавша с  из одного светового
потока, проходит через один из объ- ективов 4 или 5. Лучи распростран ютс  перпендикул рно к исследуемой поверхности и фокусируютс  на ней в
четырех точках. Причем, лучи Ia,Ib и lib попадают на поверхность, покрытую фоторезистом и не подвергающуюс  изменению в процессе травлени , а луч На попадает на участок поверх5 ности, подвергающийс  травлению. После отражени  от поверхности лучи совмещаютс  попарно (la с Ib, На с lib) и проход т в обратном направлении через объективы 4 и 5 и пол ризационную призму 3. Вновь образовавшиес  два световых потока I и II отражаютс  от выходной грани свето- дёлительного элемента 2, проход т через анализаторы 7 и 8 и попадают на фотоприемники 9 и 10, Анализаторы 7 и 8 выдел ют из обеих компонент светового потока составл ющую с одинаковым направлением колебани  электрического вектора световой волны, привод  к интерференции разночастот- ных компонент, с образованием в фотоприемниках 9 и 10 переменных сигналов биений с частотой , -- и фазой, завис щей от оптической разности хода интерферирующих лучей. Лучи 1а и Ib, отража сь от поверхности образца , не подвергающейс  изменению, образуют опорный сигнал. Лучи На и lib образуют измерительный сигнал, так как луч На отражаетс  от участка , подвергаемого травлению или напылению , а луч lib - от неизменного участка. Электрические сигналы с фо- топриемников 9 и 10 через коммутатор 11 поступают на фазометр 12., ко- торьй осуществл ет измерение фазы измерительного сигнала посредством сравнени  ее с фазой опорного сигнала . Фаза опорного сигнала не мен ет5
0
5
0
5
с  в процессе травлени  или напылени , а фаза измерительного сигнала пропорциональна глубине ,-h2 i рельефа поверхности, следовательно, измерение фазы измерительного сигнала относительно фазы опорного сигнал позвол ет получить информацию о глубине рельефа uh поверхности.
Оптический излучатель 1 работает следующим образом. Когерентный световой поток, выход щий из лазера 14, фокусируетс  первым объективом 15, подверга сь разделению первым свето- делительным пол ризационным элемен- том 16 на два параллельных луча с взаимно ортогональными пол ризаци ми на акустооптическом модул торе 17. Через акустооптический модул тор 17 проход т импульсы акустических волн, формируемых определенным образом. ВЧ генераторы 22 и 23, работакнцие поочередно, подают в электрическую цепь колебани  частотой f, и f, которые изображены на фиг. 2а и 2Ь.. Функци  переключени  генераторов представлена на фиг. 2е. Частота переключени  генераторов задаетс  гене jpaTopoM 24 тактовых импульсов через переключатель 21. Следовательно, через акустооптический модул тор 17 проход т одинаковые по длительности импульсы ультразвуковых колебаний частотой f, и f, изображенных на фиг. 2. Длительность импульсов определ етс  рассто нием 1 .между световыми лучами в акустооптическом модул торе 17 и скоростью V распространени  звуковой волны в материале модул тора:
.
Модул тор 17 работает в режиме дифракции ,Брэгга. Диафрагма 18 вьще- л ет первый пор док дифракции свето- вых волн, частоты которых равны, в случае выполнени  указанного уравнени , +f,, дл  световой волны А и -5 дл  световой волны В в течение определенного промежутка времени от t до t+ T, а в течение следующего промежутка от t+ Гдо t+2 Г, при переключении коммутатором 11 ВЧ-гене- раторов 22 и 23 частоты световых волн мен ютс : дл  световой волны В - , +f, . В течение промежутка време- ни от t+2 t до t+St повтор етс  ситуаци , имеюща  место в течение проме- . жутка времени от t до t+ c , а в течеg j 0 5 0
5
0
0
г
ние промежутка нремени ст 1+3 до t+4 tr повтор етс  аи погнч- на  ситуации в течение в 1смени от t+ (Гдo t+2 ir и т.д. Схематически волны А и В изображены на фиг. 2f и 2g. С помощью второго светоделительного пол ризационного элемента 19, который , как и элемент 16, представл ет собой плоско параллельную пластинку кристалла исландского шпата, вырезанную под углом 45 к оптической оси, световые волны А и В пространственно совмещаютс .
Интерференции в этом случае не наблюдаетс , так как световые волны имеют взаимно ортогональные пол ризации . После второго объектива 20 световые волны из расход щихс  станов тс  параллельными и поступают в интерферометр . Из приведенного описани  работы оптического излучател  1 очевидно , что при сложении световых волн 1а с Ib и На с lib после анализаторов 7 и 8 наблюдаетс  интерференци  разночастотных компонент с образованием в фотоприемниках 9 и 10 пере- ме«ного сигнала биений с частотой f 1-f., однако в соседние промежутки времени будет происходить скачок фазы (фиг. 2k). Чтобы исключить этот скачок (при измерении фазы сигнала ) на фазометр 12 необходимо подавать сигналы с фотоприемников 9 и 10 либо в течение промежутков времени от t.+2k до t+(2k+1)r (k 0,1,2, J,...), как показано на фиг. 2 дл 
опорного и фиг. 21 дл  измерительного сигналов, либо в течение промежутков времени от t + (2k+1) до t + + (2k+2)ir (k 0,1,2,..., что осуществл етс  коммутатором 11, соединенным цепью синхронизации с блоком оптического излучени .

Claims (2)

1. Гетеродинное устройство дл  измерени  толщины стравливаемых и напыл емых слоев, содержащее оптический излучатель, предназначенный дл  формировани  светового потока с линейными взаимно-ортогонально пол ризованными компонентами различ ньгх частот, расположенные по ходу светового потока пол ризационную призму и первый фокусирующий объектив, первый и второй приемные каналы, каждый из которых состоит из оптически св занных
5138
анализатора и фотоприемника, последовательно соединенные фазометр и индикатор , отличающеес  тем, что, с целью повьшени  точности изме- рений, оно снабжено светоделительным элементом, расположенным на выходе ойтического излучател  и предназначенным дл  разделени  светового потока на первьш и второй световые пучки, вторым фокусирующим объективом, расположенным по ходу второго светового пучка за пол ризационной призмой, коммутатором, первьш и второй входы которого св заны с выходами фотопри- емников соответственно первого и второго приемных каналов, третий вход - с выходом синхронизации оптического излучател , первый и второй выходы - с соответствующими входами фазометра, а первьй и второй приемные каналы предназначены дл  размещени  в ходе отраженных от объекта световых потоков ..
2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что оптический излучатель выполнен в виде лазера, установленных последовательно по ходу светового потока первого объектива , первого светоделительного пол ризационного элемента, акустооптичес- кого модул тора, диафрагмы, второго светоделительного пол ризационного элемента и второго объектива, расположенного на фокусном рассто нии от акустооптического модул тора, переключател , первого и второго высокочастотных генераторов и генератора тактовых импульсов, первьш, второй и третий входы переключател  св заны соответственно с выходами первого и второго высокочастотных генераторов и выходом генератора тактовых импульсов , а вьпсод подключен к входу акустооптического модул тора, выход генератора тактовых импульсов соединен с входом синхронизации коммутатора.
Г
J
Фие.
SU864113700A 1986-09-04 1986-09-04 Гетеродинное устройство дл измерени толщины стравливаемых и напыл емых слоев SU1384949A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864113700A SU1384949A1 (ru) 1986-09-04 1986-09-04 Гетеродинное устройство дл измерени толщины стравливаемых и напыл емых слоев

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864113700A SU1384949A1 (ru) 1986-09-04 1986-09-04 Гетеродинное устройство дл измерени толщины стравливаемых и напыл емых слоев

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1384949A1 true SU1384949A1 (ru) 1988-03-30

Family

ID=21255120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU864113700A SU1384949A1 (ru) 1986-09-04 1986-09-04 Гетеродинное устройство дл измерени толщины стравливаемых и напыл емых слоев

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1384949A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5485272A (en) * 1993-12-17 1996-01-16 U.S. Philips Corporation Radiation-source unit for generating a beam having two directions of polarisation and two frequencies

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент US № 4353650, кл. G 01 В 11/30, 1983. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5485272A (en) * 1993-12-17 1996-01-16 U.S. Philips Corporation Radiation-source unit for generating a beam having two directions of polarisation and two frequencies

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3891321A (en) Optical method and apparatus for measuring the relative displacement of a diffraction grid
JP5336921B2 (ja) 振動計測装置及び振動計測方法
JPH0419512B2 (ru)
GB2305239A (en) Hetrodyne-interferometer arrangement having variable frequency lasers
EP0980519B1 (en) Ellipsometer with two lasers
JP2007285898A (ja) レーザ振動計
US4744653A (en) Distance measurement by laser light
JP5363231B2 (ja) 振動計測装置及び振動計測方法
SU1384949A1 (ru) Гетеродинное устройство дл измерени толщины стравливаемых и напыл емых слоев
US3792422A (en) Cameras for acoustic holography
JPH06186337A (ja) レーザ測距装置
JP7314749B2 (ja) 振動計
JP2000018918A (ja) レーザ干渉式可動体の移動量検出装置
SU1714346A1 (ru) Интерференционное устройство дл измерени линейных перемещений
SU1099284A1 (ru) Лазерный доплеровский измеритель скорости
JPH06323810A (ja) マルチプローブ変位測定装置
JPH02307046A (ja) ヘテロダイン法による面板欠陥検出方式および検査装置
SU987641A1 (ru) Акустооптический коррел тор радиосигналов
SU765666A1 (ru) Устройство дл измерени фазочастотных характеристик механических колебаний
JPH05264516A (ja) 超音波の非接触検出方法及びその装置
JPH08316555A (ja) 光ヘテロダイン用光源
JPH0734371Y2 (ja) レーザー超音波探傷装置
JP2004077223A (ja) 光ヘテロダイン干渉計
CN113984894A (zh) 一种基于双波混频的激光超声无损检测装置及其方法
SU399722A1 (ru) Интерференционный способ измерения величины линейных и угловых перемещений