SU1744452A1

SU1744452A1 - Интерферометр дл контрол плоскостности отражающих поверхностей

Info

Publication number: SU1744452A1
Application number: SU904888555A
Authority: SU
Inventors: Виктор Викторович Котляр; Виктор Александрович Сойфер; Александр Григорьевич Храмов
Original assignee: Центральное конструкторское бюро уникального приборостроения
Priority date: 1990-12-07
Filing date: 1990-12-07
Publication date: 1992-06-30

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике, в частности к неразрушающему контролю когерентно-оптическими методами качества полированных отражающих преимущественно плоских поверхностей , например кремнеевых пластин большого диаметра дл производства микросхем (вейферов). Цель изобретени - по- вышение надежности и расширение области использовани . Интерферометр содержит соосно и последовательно расположенные лазер 1, микрообъектив 2 и объектив 3. Между микрообъективом 2 и объективом 3 расположено полупрозрачное зеркало 4 под углом в 45&deg; к оси лазера, за объективом 2 перпендикул рно оси лазера

Description

Изобретение относитс к области неразрушающего контрол когерентно-оптическими методами качества полированных отражающих преимущественно плоских поверхностей , например, кремниевых пластин большого диаметра дл производства микросхем (вейферов).

Известен интерферометр Тваймана дл контрол формы поверхности, содержащий источник когерентного света, коллиматор, полупрозрачное зеркало, а также референтное (эталонное) зеркало, изображающий объектив и блок регистрации.

Недостаток данного устройства - высока чувствительность оптической схемы интерферометра к вибраци м.

Наиболее близким к изобретению вл етс устройство дл контрол плоскостности подложек дл больших интегральных схем (вейферов), содержащее соосно и последовательно расположенные лазер, микрообъектив , объектив и референтную плоскопараллельную пластину, между микрообъективом и объективом расположенное полупрозрачное зеркало под углом в 45° к оси лазера, на оси, проход щей через центр полупрозрачного зеркала, лежащей в плоскости , образованной осью лазера и нормалью к поверхности зеркала и направленной перпендикул рно к оси лазера , соосно расположенные второй объектив и блок регистрации.

Недостатками данного устройства вл ютс : высока чувствительность к вибраци м , так как малые случайные смещени и повороты референтной пластины и контролируемой поверхности привод т к видоизменению интерферограммы и тем самым к ошибкам в измерени х; а также малый диапазон измерений величины отклонени поверхности от плоскости, который может быть измерен. Конструктивный недостаток: пр ма зависимость размеров референтной

пластины от размеров контролируемой поверхности .

Цель изобретени - повышение надежности и расширение области использовани .

Поставленна цель достигаетс тем, что в известное устройство, содержащее соосно и последовательно расположенные лазер, микрообъектив и объектив, полупрозрачное зеркало, расположенное между микрообъективом и объективом под углом в 45° к оси

лазера на оси, проход щей через центр полупрозрачного зеркала, лежащей в плоскости , образованной осью лазера и нормалью к поверхности зеркала и перпендикул рной к оси лазера, и расположенные соосно второй объектив и блок регистрации, введен

делительный элемент, расположенный между полупрозрачным зеркалом и вторым объективом , выполненный в виде фазовой одномерной дифракционной решетки, представл ющей собой плоскопараллельную пластину из прозрачного дл лазерного излучени материала, на одной стороне которой периодически через рассто ние 2d имеютс углублени шириной d и глубиной

h 2(n-1)

ного излучени , п - показатель преломлени материала дифракционной решетки.

Данное техническое решение имеет следующие отличительные признаки. Введение в оптическую схему интерферометра Физо вместо референтной пластины делительного элемента приводит к более высогде А -длина волны лазеркой устойчивости к вибраци м, так как ин- терферограмма образуетс двум идентичными контролируемыми световыми пол ми, несколько смещенными и наклоненными по отношению одно к другому, и поэтому малые смещени и повороты как всех элементов оптической схемы, так и самой контролируемой поверхности могут приводить только к малым смещени м интерфе- рограммы без ее видоизменени , чт о повышает надежность и достоверность измерений величины отклонени исследуемой поверхности от плоскости. Делительный элемент расположен в сход щемс (или расход щемс ) световом пучке в области вблизи фокуса первого объектива и поэтому имеет малые размеры, не завис щие от размеров контролируемой поверхности. Предлагаема оптическа схема с делительным элементом (дифракционной решеткой) вл етс примером поперечно-сдвигового интерферометра , в котором величина изгибов интерференционных полос на интерферог- рамме пропорциональна не величине отклонени контролируемой поверхности от плоскости (как в интерферометре Физо), а пропорциональна первой производной функции отклонени от плоскости, так как поперечно-сдвигова интерферограмма образуетс двум световыми пучками, несколько смещенными по отношению один к другому, что приводит к увеличению диапазона измер емых отклонений поверхности от плоскости, т.е. к расширению области использовани интерферометра,

На фиг.1 показана оптическа схема поперечно-сдвигового интерферометра; на фиг.2 - исполнение делительного элемента, представл ющего собой фазовую одномерную дифракционную решетку.

Интерферометр дл контрол плоскостности отражающих поверхностей содержит соосно и последовательно расположенные лазер 1, микрообъектив 2 и объектив 3, полупрозрачное зеркало 4, расположенное между микрообъективом 2 и объективом 3 под углом 45° к оси лазера, исследуемую поверхность 5, расположенную за объективом перпендикул рно оси лазера, на оси, проход щей через центр полупрозрачного зеркала 4, лежащей в плоскости , образованной осью лазера и нормалью к поверхности зеркала 4 и перпендикул рной к оси лазера, расположенные соосно и последовательно делительный элемент 6, второй объектив 7 и блок 8 регистрации . Микрообъектив 2 и объектив 3 разделены фокусным рассто нием объектива 3. Блок 8 регистрации расположен в плоскости изображени контролируемой поверхности 5, которое формируетс совместно объективами 3 и 7. Делительный элемент 6 расположен в сход щемс (или расход щемс ) пучке света вблизи фокуса, который

формируетс на фокальном рассто нии от объектива 3.

Делительный элемент (фиг.2) представл ет собой бинарную фазовую одномерную дифракционную решетку, выполненную в

0 виде плоскопараллельной пластины из прозрачного дл света материала, на одной стороне которой периодически через рассто ни 2d имеютс углублени пр моугольной формы шириной d и глубиной

, Я- длина волны лазерного

5 п

2(п-1)

излучени ; п - показатель преломлени материала дифракционной решетки.

Интерферометр работает следующим

0 образом.

Пучок света от лазера 1 расшир етс микрообъективом 2 и попадает на полупрозрачное зеркало 4. Прошедша зеркало 4, часть света попадает на объектив 3. кото5 рый расположен на фокусном рассто нии от микрообъектива 2, и коллимируетс , т.е. преобразуетс в плоский световой пучок достаточно большого диаметра. Этот плоский пучок света падает перпендикул рно на кон0 тролируемую поверхность 5, отража сь от которой плоский фронт искривл етс , приобрета форму, однозначно св занную с формой поверхности 5. На обратном проходе отраженное от поверхности 5 излучение,

5 проход объектив 3, попадает на полупрозрачное зеркало 4 и, отража сь от поверхности зеркала 4, часть световой энергии пучка попадает на делительный элемент 6. Делительный элемент б расположен в области

0 схождени светового пучка, на фокальном рассто нии от объектива 3. Дифракционна решетка 6 раздел ет падающее на нее излучение по амплитуде в основном на два идентичных волновых фронта (плюс и минус

5 первые пор дки дифракции), в которые направл етс более 80% энергии, остальна энерги распредел етс по остальным пор дкам . Основные два волновых фронта, проход через второй объектив 7, попадают

0 на приемное окно блока 8 регистрации и расшифровки интерферограмм,

Объективы 3 и 7 формируют в плоскости приемного окна блока 8 регистрации изображение исследуемой поверхности 5. Это

5 может быть, например, при следующем подборе рассто ни . Рассто ние от поверхности 5 до объектива 3 равное фокусному рассто нию объектива 3 и равно fi. Рассто ние от объектива 3 до делительного элемента 6, который расположен почти в

Claims

фокусе, также равноf1. Рассто ние отделительного элемента 6 до объектива 7 равно фокусному рассто нию объектива 7 и равно f2, а рассто ние от объектива 7 до приемного окна блока 8 регистрации также равно f2. При этом блок 8 регистрации будет регистрировать поперечно-сдвиговую интерфе- рограмму в плоскости изображени поверхности объекта, измененного по величине в f2/fi раз. Формула изобретени Интерферометр дл контрол плоскостности отражающих поверхностей, содержащий соосно и последовательно расположенные лазер, микрообьектив и объектив, полупрозрачное зеркало, расположенное между микрообъективом и объективом под углом 45° к оси лазера на оси, проход щей через центр полупрозрачного зеркала, лежащей в плоскости, образован-

ной осью лазера и нормалью к поверхности зеркала и перпендикул рной к оси лазера, и соосные второй объектив и блок регистрации , отличающийс тем, что, с целью повышени надежности и расширени области использовани , он снабжен делительным элементом, расположенным между полупрозрачным зеркалом и вторым объективом , выполненным в виде фазовой одно- мерной дифракционной решетки, представл ющей собой плоскопараллельную пластину из прозрачного дл лазерного излучени материала, на одной стороне которой периодически с периодом 2d выполнены углублени шириной d и глубиной h Я /2(п-1), где А- длина волны лазерного излучени ; п - показатель преломлени материала дифракционной решетки.

d d

фа 2.2