способ измерения уступов с крутыми стенками

Формула изобретения

Способ измерения уступов с крутыми стенками, заключающийся в том, что световой поток направляют на объект с уступом через интерференционную систему, фиксируют полученную интерференционную картину, измеряют дробную часть сдвига интерференционных полос, смещенных на уступе и определяют величину уступа по сдвигу интерференционных полос, отличающийся тем, что стенки уступа предварительно смачивают жидкостью и на образованном плавном переходе поверхности жидкости от вершины к подножью уступа измеряют целую часть сдвига интерференционных полос на уступе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для интерференционных измерений устройств с крутыми стенками, например, на "свидетелях", используемых при измерении толщины покрытия, или для определения глубины травления полированных поверхностей в электронике и машиностроении.

Получающая распространение двухволновая методика (1) позволяет измерить уступы с крутыми стенками в диапазоне, ограниченном четвертью синтетической длины волны используемого источника света, так как при увеличении высоты уступа возникает неопределенность в отсчете целой части сдвига синтетических полуволновых интервалов.

Наиболее близким к заявляемому является способ (2) измерения уступов, основанный на измерении сдвига интерференционных полос. Недостатком этого способа является ограниченный четвертью длины волны диапазон измерения.

Изобретение направлено на исключение неопределенности в отсчете целой части сдвига интерференционных полос. Техническим результатом при этом является увеличение диапазона измерения.

Заявляемый способ заключается в том, что измеряют дробную часть сдвига на уступе, стенки уступа смачивают жидкостью и на образованном плавном переходе поверхности от вершины к подножью измеряют целую часть сдвига интерференционных полос.

От наиболее близкого аналога описанный способ отличается тем, что стенки уступа смачивают жидкостью и на образованном плавном переходе поверхности от вершины к подножью измеряют целую часть сдвига интерференционных полос.

Жидкость, которой смачивают стенки уступа, образует мениск в виде клина, сглаживающего переход от вершины к подножью уступа, и таким образом возникает возможность произвести отсчет целой части сдвига интерференционных полос на образовавшемся плавном переходе, так как в этом случае интерференционные полосы на уступе не претерпевают разрыва и неопредделенность в отсчете целой части интерференционных полос снимается. Появляется возможность наблюдать и измерять интерференционные полосы непосредственно на самом уступе, информация о целой части сдвига интерференционных полос не теряется.

На фиг. 1 изображена профилограмма поверхности ситалловой подложки, на которой напылен медный проводник в виде уступа медь-ситалл. Автоматическая система измерения сдвига интерференционных полос лазерного профилографа-профилометра (3) отсчитала только дробную часть сдвига интерференционных полос, а целая часть утеряна. На фиг. 2 изображена профилограмма того же участка поверхности ситалловой подложки, стенки уступа смочены жидкостью, и благодаря плавному переходу поверхности от вершины к подножью автоматическая система измерения сдвига интерференционных полос (3) точно отсчитала целую часть сдвига.

Пример реализации. На поверхность полированной ситалловой подложки, имеющей выступ в виде медного проводника, нанесли жидкость, смачивающую стенки уступа в виде мениска, плавно переходящего от вершины уступа к его подножью. Была произведена регистрация профиля поверхности на лазерном профилаграфе-профилометре (3), соответственно до нанесения жидкости на стенки уступа и после (фиг. 1 и 2). Из фиг. 2 видно, что заявленным способом возможно измерять высоту уступов в диапазоне до 14 мкм, который превышает половину используемой длины волны света, и, по-видимому, в зависимости от типа применяемого интерферометра до нескольких десятков микрометров. Кроме того, способ прост и не требует предварительной переделки интерферометра.

Источники информации

1. Creath K. Step heigh measurement using two wave length phaseshifting interferometry, Appl. Opt. 26, 2810 (1987).

2. Коломийцев Ю.В. Интерферометры. Л. Машиностроение, 1976.

3. Шестаков Н. П. и др. Бесконтактный интерференционный профилограф. - "Автометрия", N 5, 1987, c. 56.