CS215816B1 - Circuitry for corrccting measured values of ellipsometric measurements - Google Patents
Circuitry for corrccting measured values of ellipsometric measurements Download PDFInfo
- Publication number
- CS215816B1 CS215816B1 CS183880A CS183880A CS215816B1 CS 215816 B1 CS215816 B1 CS 215816B1 CS 183880 A CS183880 A CS 183880A CS 183880 A CS183880 A CS 183880A CS 215816 B1 CS215816 B1 CS 215816B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- input
- output
- measured values
- motor
- block
- Prior art date
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims description 23
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 18
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 13
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
Vynález se týká zapojení pro korekci naměřených hodnot elipsometrického měření, získané na zařízení s rotujícím analyzátorem, pomocí změřených hodnot skutečné úhlové rychlosti motoru. Vynález se dále týká zařízení pro měření skutečné úhlové rychlosti a obvodu pro určení korekce k naměřeným ellpsometrickým hodnotám.The invention relates to a circuit for correcting the measured values of an ellipsometric measurement obtained on a rotating analyzer device by means of the measured values of the actual angular speed of the motor. The invention further relates to a device for measuring the actual angular velocity and a circuit for determining the correction to the measured ellpsometric values.
Doposud známá řešení používají přesnou stabilizaci otáček motoru. Kolísání otáček motoru je malé, ale vzhledem k požadované přesností měření úhlového posuvu optické frekvence, která je dvojnásobkem kmitočtu otáčení motoru, lze říci, že při kolísání otáček 0,1 % a v nejlepším případě 0,01 % je přesnost hodnot elipsometrického měření maximálně 2,5 úhlové minuty.Previously known solutions use precise stabilization of engine speed. Engine speed fluctuations are small, but due to the required accuracy of the measurement of the angular displacement of the optical frequency, which is twice the engine speed, it can be said that at 0.1% and at best 0.01% the ellipsometric accuracy is at most 2 , 5 arc minutes.
Při zpracování údajů z elipsometrického měření mají hlavní vliv na přesnost naměřených úda-, jů chyby způsobené optickou cestou a chyby v elektronické části. Použití stabilizace otáček motoru pro pohyb rotačního analyzátoru řeší uvedený problém, ovšem za cenu požadavku vysoké přesnosti a stability pohonu.When processing data from ellipsometric measurements, errors due to the optical path and errors in the electronic part have a major influence on the accuracy of the measured data. Using engine speed stabilization to rotate the analyzer solves this problem, but at the cost of high precision and stability.
Při regulaci úhlové rychlosti's vysokou přesností je potřeba motoru, čidla i regulační soustavy se špičkovými parametry. Pro vysokou přesnost měření skutečné úhlové rychlosti motoru je vhodné inkrementální čidlo, protože výsledná kvalita korekce naměřených hodnot elipsometrického měření závisí v první řadě na kvalitě čidla. Pro přesné odečítání úhlové rychlosti je pak nutný dostatečně přesný časový normál a stabilita cesty zpracovávající velikost skutečné úhlové rychlosti motoru.When controlling angular velocity with high precision, a motor, sensor and control system with top parameters are needed. An incremental encoder is suitable for high accuracy measurements of the actual angular velocity of the motor, since the resulting quality of the ellipsometric measurement correction depends primarily on the encoder quality. For accurate reading of the angular velocity, a sufficiently accurate time standard and path stability processing the magnitude of the actual angular velocity of the motor are then required.
Nevýhody řešení stabilizace otáček motoru s vysokou přesností odstraňuje zapojení pro korekcí naměřených hodnot elipsometrického měření u elipsometru s rotujícím analyzátorem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že zdroj záření je elektromagnetickou vazbou spojen přes vzorek s rotujícím analyzátorem, který je současně spojen s motorem. Motor je dále spojen s inkrementálním čidlem, jehož první výstup je připojen na blok vyhodnocení odchylky a druhý výstup pak na druhý vstup vzorkovacího obvodu a druhý vstup bloku korekce, kde blok vyhodnocení odchylky je připojen na první vstup bloku korekce, jehož výstup je připojen na druhý vstup sumátoru. První vstup rotujícího analyzátoru je spojen se vzorkovacím obvodem přes sériově zapojené bloky snímače a dolnofrekvenční filtr. Výstup vzorkovacího obvodu je spojen s analogově digitálním převodníkem, jehož výstup je připojen na první vstup sumátoru. Výstup sumátoru je spojen s blokem naměřených hodnot. .The disadvantages of the high-speed engine stabilization solution eliminate the circuitry for correcting the measured values of the ellipsometric measurement of a rotating analyzer ellipsometer according to the invention, which is based on the radiation source being coupled via an electromagnetic coupling through a sample with the rotating analyzer simultaneously coupled to the motor. The motor is further coupled to an incremental encoder whose first output is connected to the deviation evaluation block and the second output is to the second sampling circuit input and the second correction block input is where the deviation evaluation block is connected to the first correction block input whose output is connected to the second sum sum input. The first input of the rotating analyzer is coupled to the sampling circuit through series connected sensor blocks and a low frequency filter. The output of the sampling circuit is connected to an analog to digital converter, the output of which is connected to the first input of the sump. The summator output is connected to a block of measured values. .
Pomocí naměřených hodnot skutečné úhlové rychlosti motoru se provede transformace skutečně naměřených hodnot na hodnoty nové, tj. přesnější. Měřený průběh vstupního signálu ze snímače je po průchodu dolní propustí, která odstraní ze signálu šum, vzorkován v bodech odpovídajících jednotlivým bodům inkrementálního čidla, nezávisle na skutečné úhlové rychlosti motoru, a kvantován v analogově-digltálním převodníku tak, aby mohl být dále zpracováván číslicově. Smyčka vyhodnocení úhlové rychlosti motoru dodává potřebnou velikost korekční odchylky, která po vynásobení konstantou definuje korekcí naměřených hodnot elipsometrického měření po následujícím sečtení změřené a korekční hodnoty je vypočtena přesná hodnota velikosti signálu v daném bodě.Using the measured values of the actual angular speed of the motor, the actual measured values are transformed into new values, ie more accurate. The measured waveform of the sensor input signal, after passing through a low-pass filter that removes noise from the signal, is sampled at points corresponding to the individual points of the incremental encoder, independent of the actual angular velocity of the motor, and quantized in the analog-digital converter. The angular velocity evaluation loop provides the necessary correction error magnitude, which, after multiplying by a constant, defines by correcting the measured values of the ellipsometric measurement after the summation of the measured and correction values, the exact value of the signal size at a given point is calculated.
Tím je zaručeno, že přesnost zpracování údajů elipsometrického měření bude i při značném, dlouhodobém kolísání úhlové rychlosti dána jenom chybou, s jakou měříme skutečnou úhlovou rychlost motoru.This ensures that the accuracy of the ellipsometric measurement data processing, even in the case of long-term variations in angular velocity, is only due to the error with which we measure the actual angular velocity of the motor.
Výhodou tohoto zapojení pro korekcí naměřených hodnot elipsometrického měření je to, že není nutná vysoce přesná a stabilní regulace otáčení motoru a přitom je přesnost měření, když neuvažujeme optickou cestu, dána chybou, s jakou měříme skutečnou úhlovou rychlost motoru.The advantage of this circuit for correcting the measured values of the ellipsometric measurement is that there is no need for highly accurate and stable motor rotation control, and yet the accuracy of the measurement when not considering the optical path is due to the error with which we measure the actual angular speed of the motor.
Na výkresu je znázorněno blokové schéma zapojení pro korekcí naměřených hodnot elipsometrického měření podle vynálezu.The drawing shows a block diagram for correcting the measured values of an ellipsometric measurement according to the invention.
Zdroj záření 1 je elektromagnetickou vazbou spojen přes vzorek 13 s rotujícím analyzátorem 2, který je současně spojen s motorem 7. Motor 7 je dále spojen s inkrementálním čidlem 8, jehož první výstup je připojen na blok vyhodnocení odchylky 9 a druhý výstup pak na druhý vstup vzorkovacího obvodu 5 a druhý vstup bloku korekce 10, kde blok vyhodnocení odchylky 9 je připojen na první vstup bloku korekce 10, jehož výstup je připojen na druhý vstup sumátoru 11. První vstup rotujícího analyzátoru 2 je spojen se vzorkovacím obvodem 5 přes sériově zapojené bloky snímače 3 a dolnofrekvenční filtr 4. Výstup vzorkovacího obvodu 5 je spojen s analogově digitálním převodníkem 8, jehož výstup je připojen na první vstup sumátoru 11, přičemž výstup sumátoru 11 je spojen s blokem naměřených hodnot 12.The radiation source 1 is connected via a sample 13 to a rotating analyzer 2, which is simultaneously connected to the motor 7. The motor 7 is further connected to an incremental encoder 8, the first output of which is connected to the deviation evaluation block 9 and the second output to the second input. the sampling circuit 5 and the second input of the correction block 10, wherein the deviation evaluation block 9 is connected to the first input of the correction block 10, the output of which is connected to the second input of the summator 11. The first input of the rotating analyzer 2 is connected to the sampling circuit 5 3 and a low-frequency filter 4. The output of the sampling circuit 5 is connected to an analog-to-digital converter 8, the output of which is connected to the first input of the sump 11, where the output of the sump 11 is connected to the measured value block 12.
Zdroj záření 1 vysílá elektromagnetické záření, které po odrazu od vzorku 13 prochází přes rotující analyzátor 2, jehož pohyb je určen motorem 7 na snímač 3, který provede přeměnů na elektrický signál a po zpracování v dolnofrekyenčním filtru 4 přichází do vzorkovacího obvodu 5, kde se provádí zapamatování okamžité hodnoty až. do příchodu dalšího vzorkovacího pulsu. Za vzorkovacím obvodem je zařazen analogově digitální převodník 6, který zajistí převod naměřených hodnot do číslicové formy. Skutečná úhlová rychlost motoru 7 se snímá Inkrementálním čidlem 8, které ovládá vzorkovací obvod 5 a blok korekce 10. Blok korekce 10 dostává údaj o pořadí vzorků z inkrementálního čidla 8 a současně hodnoty velikosti odchylky od doby referenční otáčky z bloku vyhodnocení odchylky 9. Po výpočtu korekce podle vztahu (1) v bloku korekce 10 se v sumátoru 11 provede sečtení s číslicovým údajem z analogově digitálního převodníku 6 a na vstupu bloku naměřených hodnot 12 jsou už správné výsledky.The radiation source 1 emits electromagnetic radiation, which after reflection from the sample 13 passes through a rotating analyzer 2, whose movement is determined by the motor 7 to the sensor 3, which transforms into an electrical signal and after processing in the low frequency filter 4 performs memorizing instantaneous values up to. until the next sampling pulse arrives. Downstream of the sampling circuit is an analogue to digital converter 6, which ensures the conversion of measured values into digital form. The actual angular speed of the motor 7 is sensed by the Incremental encoder 8, which controls the sampling circuit 5 and the correction block 10. The correction block 10 receives the order of the samples from the incremental encoder 8 and the deviation value from the reference speed from the deviation evaluation block 9. correction according to formula (1) in the correction block 10, the summation 11 is summed with the digital data from the analog-to-digital converter 6 and at the input of the measured value block 12 the results are correct.
Výše popsaným řešením lze zvýšit dosažitelnou přesnost měření až o dva řády, takže výsledná přesnost měření pak závisí jen na kvalitě optické Informační cesty, tedý na parametrech zdroje záření, kvalitě polarizátoru, analyzátoru, mechanických parametrech optické cesty a nakonec na kvalitě snímače. Dále jsou uvedeny vztahy platné pro výpočet korekce.The above-described solution can increase the achievable measurement accuracy by up to two orders, so that the resulting measurement accuracy depends only on the quality of the optical Information Path, now on the parameters of the radiation source, the quality of the polarizer, analyzer, mechanical parameters of the optical path. The following are formulas valid for correction calculation.
A . sin Ω t,· = A . sin ω t,· — A . cos ω t, .And. sin Ω t, = = A. sin ω t, · A. cos ω t,.
kde τ = časová konstanta dolnofrekvenčního filtruwhere τ = the time constant of the low-frequency filter
T = doba referenční otáčky dT = odchylka od doby referenční otáčkyT = reference speed dT = deviation from reference speed
A = amplituda zpracovávaného signálu ti=w ai = °-250 označení vzorkovacích bodů A . sin Ω ti — opravená hodnota, kde ω = Ω =Amplitude of the signal being processed ti = w and i = ° - 250 sampling point designation. sin Ω ti - corrected value, where ω = Ω =
2π = Τ2π = Τ
A . sin ω t, — změřená hodnota 2πτΑ ——-. cos ω tj . dT — korekceAnd. sin ω t, - measured value 2πτΑ ——-. cos ω ie. dT - correction
Při eltpsometrickém měření se měří fázový úhel vzhledem k referenčnímu bodu. Pokud dojde při měření ke kolísání kmitočtu, pak se tato chyba způsobená vlivem fázového posuvu v dolní propusti přičítá k naměřeným hodnotám. Velikost chyby je dána vztahem:The phase angle with respect to the reference point is measured in an ellipsis measurement. If a frequency variation occurs during the measurement, this error due to the phase shift in the low pass filter is added to the measured values. The size of the error is given by:
(2)(2)
Pokud chceme naměřený průběh posunout o tuto velikost dg?, použijeme vztahu: sin (cot + g?) = sin ω tcos φ + coscotsinp (3) Za předpokladu sin φ = φ a cosgj = 1 (4) doistaneme po úpravách vztah (1).If we want to move the measured waveform by this magnitude dg?, We use the following formula: sin (cot + g?) = Sin ω tcos φ + coscotsinp (3) Assuming sin φ = φ and cosgj = 1 (4) ).
Například: Při použití motoru bez regulace se setrvačníkem, který zajistí maximální kolísání úhlové rychlosti motoru menší než 1 % během měření, lze pak dosáhnout všech podmínek pro platnost (1), a tím i možnost korekce naměřených hodnot elipsometrického měření. Volíme t, A.For example: When using an uncontrolled motor with a flywheel that ensures a maximum variation in the angular speed of the motor of less than 1% during measurement, then all validity conditions (1) can be achieved and thus the possibility of correcting the measured values of the ellipsometric measurement. We choose t, A.
dTdT
Tedy: τ = 0,5 ms A = 10 V — - = 1θ-2 φ = 1° = 0,0175 rad ,2πτΑ dT 2π . 0,5 ΙΟ-3. 10 - φ ' Τ “ δχΓΐ 75 = 17,9 ms, tj. 56 otáček za vteřinu.Thus: τ = 0.5 ms A = 10 V - - = 1θ - 2 φ = 1 ° = 0.0175 rad, 2πτΑ dT 2π. 0.5 ΙΟ- 3 . 10 - φ 'Τ “δχΓΐ 75 = 17.9 ms, ie 56 revolutions per second.
A po dosažení výsledku předchozího vztahu T > 17,9 ms dostaneme n < 3600 otáček za minutu.And after reaching the result of the previous relation T> 17.9 ms we get n <3600 rpm.
Za výše uvedených předpokladů jsme došli k závěru, že pro hodnotu menší než 3600 ot/minUnder the above assumptions, we conclude that for a value less than 3600 rpm
Ize použít zapojení pro korekci naměřených hodnot elipsometrického měření podle vynálezu.The circuit may be used to correct the measured values of the ellipsometric measurement according to the invention.
Popsané zapojení pro korekci naměřených hodnot elipsometrického měření je vhodné pro ellpsometry s rotujícím analyzátorem, které mají dosáhnout vysoké přesnosti, ale nemají vysoce stabilní rychlost motorů. Způsob určení korekce a zařízení pro zpracování korekce pro dosažení vyšší přesnosti měření lze s výhodou použít u všech měření, kde se provádí zpracování periodických signálů.The described circuit for correction of measured values of ellipsometric measurement is suitable for ellpsometers with rotating analyzer, which are to achieve high accuracy but do not have highly stable motor speed. The method of determining the correction and the correction processing device to achieve higher measurement accuracy can advantageously be applied to all measurements where periodic signal processing is performed.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS183880A CS215816B1 (en) | 1980-03-17 | 1980-03-17 | Circuitry for corrccting measured values of ellipsometric measurements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS183880A CS215816B1 (en) | 1980-03-17 | 1980-03-17 | Circuitry for corrccting measured values of ellipsometric measurements |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS215816B1 true CS215816B1 (en) | 1982-09-15 |
Family
ID=5353746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS183880A CS215816B1 (en) | 1980-03-17 | 1980-03-17 | Circuitry for corrccting measured values of ellipsometric measurements |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS215816B1 (en) |
-
1980
- 1980-03-17 CS CS183880A patent/CS215816B1/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5150314A (en) | Metrological apparatus and calibration method therefor | |
| Cahan et al. | A high speed precision automatic ellipsometer | |
| US4196475A (en) | Method of and apparatus for automatic measurement of impedance or other parameters with microprocessor calculation techniques | |
| CA1172761A (en) | Method and apparatus for determining rotational speed | |
| CN110940371A (en) | Calibration method, device and equipment of rotary magnetoelectric encoder | |
| US4342089A (en) | Method of and apparatus for automatic measurement of circuit parameters with microprocessor calculation techniques | |
| EP0321963B1 (en) | Impedance measuring apparatus | |
| CS215816B1 (en) | Circuitry for corrccting measured values of ellipsometric measurements | |
| CA1048806A (en) | Rotating-compensator ellipsometer | |
| USH104H (en) | Digital resolver compensation technique | |
| US6469492B1 (en) | Precision RMS measurement | |
| CN112697190A (en) | Dynamic calibration method for grating moire signal phase-locked subdivision errors | |
| JPH0454198B2 (en) | ||
| US4654585A (en) | Phase detection method | |
| JPH02272310A (en) | Rotation angle measuring instrument | |
| JPH0259632A (en) | Measuring instrument for torque | |
| SU920410A1 (en) | Method and device for measuring torcue | |
| SU1126894A1 (en) | Method of measuring mixer frequency conversion phase error | |
| RU2210744C1 (en) | Procedure measuring mechanical quantities | |
| SU1362980A1 (en) | Method of static calibration of phase-pulse torque converter | |
| SU953470A1 (en) | Device for measuring temperature | |
| SU1057875A1 (en) | Method of measuring small time intervals | |
| SU805418A1 (en) | Device for testing aperture time of analogue storage units | |
| SU112426A1 (en) | Method of stroboscopic measurement of rotational speed | |
| SU877448A1 (en) | Device for determination of stroboscopic transducer graduation characteristics |