Исследование голограмм элементарных объектов, страница 9

При прохождении когерентного лазерного  излучения по оптическому тракту измерительного устройства возникает паразитная  дифракция на диафрагмах, пылинках, неровностях краев и других неоднородностях. Ее следствием является высокочастотная оптическая модуляция полезного сигнала. Для ослабления влияния паразитной дифракции на точность измерений можно использовать статистические методы обработки оптической информации. Простейшим из них является нахождение положения минимума по месту приложения центра тяжести некоторой ограниченной области, принадлежащей минимуму. В этом случае разность координат соседних минимумов интенсивности (x₂ - x₁) заменяется разнос-тью координат указанных центров тяжести.

Описание лабораторной установки.  Лабораторная установка пред-ставляет собой макет дифракционного измерителя размеров на базе маломощного He-Ne-лазера и оптического микроскопа.  ДИР содержит канал визуального контроля, измерительный канал и осветительное устройство, которое служит для подсветки при установке  фотошаблона и визуальном контроле наведения лазерного зонда на измеряемый элемент (рис. 7.2).

Для упрощения канал подсветки на рис. 7.2. не показан. Работа прибора заключается в следующем. Излучение от лазера 1 проходит через диафрагму 2 с диаметром отверстия около 500 мкм. Диафрагма расположена в фокусе линзы 3, которая образует с объективом 5 и полупрозрачной пластиной 4 телескопическую систему (фокусы линзы и объектива совмещены).

Рис. 7.2. Структурная схема дифракционного измерителя

 С помощью телескопической системы уменьшенное в 30…40 раз изображение диафрагмы переносится в плоскость объекта. Отраженная дифрагированная волна, возникающая при падении лазерного пучка на объект измерений 6 (фотошаблон), частично, в пределах апертуры объектива, проходит телескопическую систему в обратном направлении. Далее, отразившись от зеркала 7, волна падает на приемную площадку (линейку) координатно-чувствительного фотоприемника 8, выполненного на основе прибора с зарядовой связью. Сигнал с выхода фотоприемника может контролироваться осциллографом 9 и одновременно поступает в микропроцессорный блок обработки 10, где производятся расчет измеряемого размера и его отображение на цифровом индикаторе. Оператор через окуляр 11 контролирует правильность наведения лазерного зонда на измеряемый объект. Ввиду того, что порядки дифракционной картины от протяженных объектов располагаются в плоскости, перпендикулярной плоскости объекта, важно, чтобы измеряемый объект был правильно сориентирован в пространстве. В противном случае ось дифракционного распределения окажется смещенной относительно оси приемной линейки фотоприемника, а измерения станут невозможными. Проверка выполнения данного условия проводится с помощью визуального канала контроля. Визуально проверяется также обеспечение условий дифракции на одиночном объекте. Для этого необходимо, чтобы лазерный зонд был наведен на один объект и не задевал соседние с ним объекты. Осциллографический контроль применен в данном приборе для наглядного отображения дифракционной картины.  Кроме того, он служит для проверки правильности выбора чувствительности ПЗС-фотоприемника, исключающей эффект насыщения. Как уже отмечалось, калибровка прибора осуществляется заранее с помощью эталонных объектов с известными размерами.

Порядок выполнения работы:

Внимание! Включение лабораторной установки производится только в присутствии преподавателя.

1. Ознакомиться с инструкцией по включению и эксплуатации дифракционного измерителя.

2. В присутствии преподавателя включить ДИР в строгом соответствии с порядком включения, изложенным в инструкции, и подготовить его к проведению измерений.

3. Наблюдая с помощью микроскопа, добиться четкого изображения топологии ФШ. Выбрав участок топологии с оцифрованными  в микрометрах элементами и используя измерительную сетку, встроенную в окуляр, произвести калибровку визуального канала. Навести лазерный зонд на измеряемый элемент. Произвести измерения нескольких топологических элементов фотошаблонов интегральных схем и элементов топологии кристалла интегральной схемы. Зарисовать осциллограммы соответствующих им дифракционных спектров.