Исследование голограмм элементарных объектов, страница 7

3. Расчет функции изменения толщины пластины Dd(t) при нагревания и охлаждении пластины  при  n₂ = 1,5 и  n₁ = n₀ =1.    

4. Расчет функции температуры пластины Т(t) при линейном коэффи-циенте термического расширения стекла a_т =40×10^-7 К^-1, начальной толщине пластины d = 4 мм, начальной температуре пластины Т = 20 °С.

6. Расчет углов b клиновидности пластин.

7. Выводы по работе.

7. ИССЛЕДОВАНИЕ ЛАЗЕРНОГО ДИФРАКЦИОННОГО ИЗМЕРИТЕЛЯ МАЛЫХ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ

Цель работы. Ознакомление с основами дифракции лазерного излучения, принципом действия и устройством лазерного дифракционного измерителя малых линейных размеров  (ДИР), освоение методики работы с ДИР и проведение измерений.

Основные положения. Дифракция оптического излучения наблюдается при распространении света в среде с резками оптическими неоднородностями. Дифракция приводит к огибанию световыми волнами препятствий и проникновению света в область геометрической тени, затрудняя или исключая получение четкого изображения предметов. Дифракционные явления резко усиливаются при уменьшении размеров предметов до величины одного порядка с длиной волны падающего излучения. Это обстоятельство ограничивает возможность визуального наблюдения и увеличивает погрешность измерений размеров при переходе в микронный и субмикронный диапазоны, даже с помощью оптических микроскопов с большим увеличением. Визуальные методы измерения  вообще, как методы субъективные, обладают, кроме того, низкой производительностью, отсутствием возможности автоматизации и документирования процесса измерений. Все сказанное в особой мере относится к метрологическим задачам микроэлектроники, включая контроль фотошаблонов (ФШ) микросхем с высокой степенью интеграции, характерные размеры элементов которых составляют доли…единицы микрометров. Фотошаблоны представляют собой некий рисунок (топологию микросхемы), сформированный в виде окон в  тонком металлическом слое, нанесенном на прозрачную подложку. От того, насколько точно изготовлен  ФШ, зависит, в конечном счете, качество микросхемы – степень соответствия номиналов ее элементов заданным параметрам. Все отклонения от номиналов, допущенные при изготовлении ФШ, переносятся в технологические слои микросхем.

Существенное улучшение качества контроля размеров элементов ФШ может быть достигнуто при использовании лазерного дифракционного метода. Суть метода заключается в том, что о линейных размерах элементов судят не по его увеличенному изображению, по характеру дифракционной картины. Соответствующая дифракционная картина получается при локальном облучении одиночного элемента топологии плоской монохроматической волной, формируемой сфокусированным до необходимых размеров лазерным пучком – лазерным зондом малого диаметра, умещающимся между соседними элементами ФШ.

 При облучении плоской монохроматической волной  объекта в виде щели шириной d = 2a, соизмеримой с длиной волны λ, каждая из точек объекта в соответствии с принципом Гюйгенса является источником элементарных вторичных волн, распространяющихся в различных направлениях. Эти волны, интерферируя между собой, в зависимости от направления распространения θ и разности фаз Δφ между ними в различных точках удаленной плоскости наблюдения будут усиливать или гасить друг друга, создавая дифракционную картину (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Дифракция Фраунгофера на протяженной щели

Если рассмотреть две волны, распространяющиеся под углом θ₁ к оси z и исходящие из центральной и крайней точек щели c шириной d = 2a, то при разности хода ΔL = а sin θ₀₁ = λ/2 или Δφ = π произойдет их гашение, и в дифракционном  распределении будет наблюдаться минимум интенсивности. Угловая зона ±θ₁ ограничивает область нулевого порядка дифракции – нулевого максимума, в котором сосредоточено около 85% всей энергии дифрагированной волны. Сам угол θ₁,определяющий угловое положение первого минимума функции распределения, называют углом дифракции, или углом дифракционой расходимости пучка. Для малых углов дифракции, что имеет место на практике, функцию sin θ₁ с достаточной точностью можно заменить ее аргументом и тогда θ₁ = λ/2a. При регистрации распределения в дифракционной картине, например с помощью многоэлементного линейного ПЗС-фотоприемника, важным является не угловое, а линейное положение экстремумов в плоскости наблюдения, удаленной от объекта на расстояние z₀. При z₀ >> x₁, когда угол θ₁ невелик, справедливо соотношение x₁ = z₀θ₁.