DE1623766C - Meßgerat zur mikroskopischen Be Stimmung der Lage der Kante eines Ob jektes - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Meßgerät zur mikro- umformerstufe ein Verstärker nachgeschaltei

skopischen Bestimmung der Lage der Kante eines sein.

Objektes, beispielsweise der Kante einer Marke, die Die im kennzeichnenden Teil des Anspruches

die Grenzlinie von zwei sich in der Helligkeit (Trans- angeführten Bauteile bzw, Baugruppen sind je für

parenz oder Reflexionsvermögen) unterscheidenden 5 sich vorbekannt und daher einzeln nicht Gegenstand

Flächen bildet, mit einem einen oszillierenden Licht- des Schutzbegehrens.

sirahl erzeugenden optischen Abtastglied und min- In der Zeichnung ist ein Ausführungsbdspiel für

destens einem fotoelektrischen Empfänger. das neue Gerät schematisch dargestellt. Eine

Für das Vermessen von codierten Maßstäben und Lampe 1 beleuchtet über einen Kondensor 2 eine

Masken, wie sie in der Halbleiterherstellung ver- io Blende 3. Diese ist mit einem Spalt 5 versehen. Sie

wendet werden, eignen sich die zum Messen von wird von einem Antriebssystem 4 bekannter nrt,

Strichmarken verwendeten fotoelektrischen Mikro- beispielsweise einem Tauchspulsystem oder einem

skope bekannter Art nicht, weil sie derart aufgebaut Motor, in Richtung des Pfeiles oszillierend bewegt,

und ausgelegt sind, daß zur Signalbildung beide Statt des Spaltes 5 kann auf der Blende auch ein

Strichkanten und das fotometrische Profil der Marke 15 entsprechend geformter Selbstleuchter befesugt sein,

herangezogen werden. Bei einer Kante dagegen liegt In diesem Falle sind die Lampe und der Kondensor

nur eine einzige Hell-Dunkel-Grenze vor, deren überflüssig. Die leuchtende Fläche auf der Blende 3

Lage in bezug auf einen Punkt festgestellt werden wird von einem Objektiv 6 in die Objektebene 7

soll. abgebildet. In dieser befindet sich, und zwar parallel

Es ist bereits eine Vorrichtung zum selbsttätigen ao zur Richtung der leuchtenden Fläche auf der Blende

Einstellen eines Strahlungsempfängers in einem liegend, die anzumessende Kante 7a. Die Schwin-

Strahliingsfeld auf eine Flanke der Bestrahlungs- gungsampütude der Blende 3 ist so gewählt und so

stärke mit ein^m Stellmotor bekannt, wobei dem eingestellt, daß das oszillierende Lichtbündel die

Stellmotor ein dem zweiten örtlichen Differential- Kante Ib des Obj.iktes nicht überschreitet. Die das

quotienten der Bestrahlungsstärke proportionaler 25 Objekt passierenden Lichtanteile werden über ein

Strom zugeführt wird. Zur Bildung des zweiten weiteres Objektiv 8 auf einen fotoelektrischen Emp-

Difierentialquotienten müssen im Strahlungsfeld drei fänger 9 geleitet.

pirallele Spalte angeordnet sein, deren mittlerer Die während des Abtastens am fotoelektrischen doppelt so breit ist wie die beiden symmetrisch Empfänger anstehenden elektrischen Signale sind zu ihm liegenden äußeren. Die durch die äußeren 30 mäanderförmig. Sie werden einer Rechteckverfor-Spalte tretenden Strahlungssiröin - werden mittels merstufe20 zugeführt, die ein einstellbares Schalteiner Wechselblende gemeinsam im Wechsel mit dem niveau aufweist. Dieses hat den Vorteil, daß man von ihnen getrennten, durch den mittleren Spalt das Schaltniveau einem bestimmten Schwärzewert tretenden Strahlungsstrom unterbrochen. Alle Strah- der Kante zuordnen kann; denn bekanntlich stellt lungsströme werden hinter der Wechselblende einem 35 eine Kante einen auf begrenztem Raum stetigen gemeinsamen Strahlungsempfänger zugeleitet. Übergang von Hell nach Dunkel dar. Dieser Stufe

Dieser Vorrichtung haftet der Nachteil an, daß ist eine Symmetrierstufe 21, beispielsweise in Form dar. Signal zur Definition der Kantenlage zweimal eines Gegentaktschaltverstärkers oder eines nulldifferenziert werden muß. Bei jeder Differenziation punktsymmetrischen Begrenzers, nachgeschaltet, v, erden nun die Amplituden der differenzierten 40 welche die Extremwerte des Ausgangssignals der Signalanteile proportional zu ihrer Frequenz ange- Stufe 20 so verlagert, daß sie symmetrisch zum Nullhoben. Eine zweifache Differenziation überhöht potential liegen. Diese verlagerten Signale werden damit hochfrequente Signalanteile mit ω². Das Aus- sodann einem Tiefpaß 22 zugeleitet. An dessen Ausgangssignal eines fotoelektrischen Empfängers in gang steht eine Gleichspannung an, deien Höhe dem einer mikroskopischen Anordnung der beschriebenen 45 arithmetischen Mittelwert der Rechteckspannung Art enthält nun stets höherfrequente Rauschanteüe entspricht. Dieser Mittelwert ist. wegen der Nullin beträchtlichem Umfang. Eine Signalverarbeitung symmetrie der Rechtecksignale nur vom Tastverhältin der oben beschriebenen Art scheitert daher in nis dieser Signale und damit direkt von der Lage der Praxis daran, daß der gewünschte Nulldurcligang der angetasteten Kante relativ zur Zielrichtung der von den durch Rauschanteüe vorgetäuschten Null- 50 optischen Einrichtung abhängig. Das Tastverhältnis, durchgängen nicht mehr unterschieden werden kann. wird 1:1 und damit der arithmetische Mittelwert

In unserer Patentanmeldung P 16 23 764.2-52 ist zu Null, wenn die Lage der Kante mit der Ziel-

bereits ein Meßgerät beschrieben, das sich zur richtung übereinstimmt. Es ist besonders vorteilhaft,

Lösung der oben aufgezeigten Aufgabe eignet und daß durch entsprechende Wahl der Rechteckampli-

das gegenüber dem bekannten Gerät wesentlich 55 tudc die Empfindlichkeit des neuen Gerätes nahezu

bessere Meßergebnisse liefert. beliebig gesteigert werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe Die genannte Gleichspannung kann mittels eines zugrunde, ein weiteres Meßgerät zu entwickeln, das Anzeigeinstrumentes 14 angezeigt und/oder beidie aufgezeigte Aufgabe unter Anwendung anderer spielsweise als Istwert-Größe in eine Vergleichsstufe Arbeitsschritte löst. 60 15 eingespeist werden, der außerdem e<ne dem Soll-Gegenstand der Erfindung ist daher ein Meßgerät wert entsprechende Spannung zugeführt wird. Die der eingangs genannten Art, das sich dadurch aus- Ausgangssignale dieser Vergleichsstufe können beizeichnet, daß an den fotoelektrischen Empfänger die spielsweise gemäß der britischen Patentschrift Kettenschaltung aus einer Rechteckumformerstufe, 997 915 zur Verlagerung des Schwingungsnuliptinkeiner Symmetrierstufe und einem Tiefpaß ange- 65 tes der Blende oder zur Steuerung des Objektes schlossen ist, dessen dem arithmetischen Mittelwert benutzt werden.

proportionale Gleichspannung Speisespannung für Selbstverständlich ist es auch möglich, bei einem

ein Anzeigeinstrument ist. Dabei kann der Rechteck- solchen Gerät statt der gezeigten Durchlichtbeleuch-

lung Auflichtbeleuchtung zu verwenden. Auch ist es möglich, die Blende mitsamt ihrem Antrieb zwischen dem Objekt und dem fotoelektrischen Empfänger anzuordnen.

Claims (1)

1. 5 Patentanspruch:

   Meßgerät zur mikroskopischen Bestimmung der Lage der Kante eines Objektes, beispielsweise der Kante einer Marke, die die Grenzlinie von zwei sich in der Helligkeit (Transparenz oder Reflexionsvermögen) unterscheidenden Flächen bildet, mit einem einen oszillierenden Lichtstrahl erzeugenden optischen Abtaslglied und mindestens einem fotoelektrischen Empfän ger, dadurch gekennzeichnet, daii aa den fotcelektrischen Empfänger die Kettenschaltung aus einer Rechteckumformerstufe (20), einer Symmetrierstufe (21) und einem Tiefpaß (22) angeschlossen ist, dessen dem arithmetischen Mittelwert proportionale Gleichspannung Speisespannung für ein Anzeigeinstniment (14) ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen