Трехканальный фотоэлектрический микроскоп

 

П И(:

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.08.71 (21) 1687890/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 05.01.76. Бюллетень № 1

Дата опубликования описания 18.03.76 (51) М. Кл G 02В 21/18

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 535.822.92 (088.8) (72) Автор изобретения

А. А. Гаврилкин (71) Заявитель (54) ТРЕХКАНАЛЬНЫЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МИКРОСКОП

Изобретение относится к области приборостроения.

Известен трехканальный фотоэлектрический микроскоп (ФЭМ) для базирования и взаимного совмещения координатных систем двух плоскостей путем базирования и взаимного совмещения осей трех групп штриховых знаков этих плоскостей, состоящий из трех автономных оптикоэлектронных каналов, ось наведения одного из которых перпендикулярна осям наведения двух других каналов; общего для всех трех каналов сканирующего диска с радиальными анализирующими щелевыми диафрагмами; секторных полевых диафрагм, определяющих оси наведения фотоэлектрического микроскопа и установленных в ходе лучей каждого канала перед сканирующим диском; блока фотоприемников, электронного измерительного устройства; оптической системы визуального наблюдения, включающей блок осветителей, конденсорную систему, окулярный блок, полевые диафрагмы и систему разделительных зеркальных поверхностей, например призму.

Предлагаемый трехканальный фотоэлектрический микроскоп отличается тем, что в ходе лучей его оптической системы, общей для визуальных и оптико-электронных каналов в плоскости промежуточных изображений установлены маскирующие диафрагмы, выполненные в двух крайних каналах, оси наведения которых параллельны, в виде прозрачных секторов с углом при вершине 135 и располо5 женные друг относительно друга так, что одни лучи этих секторов, образующие одну из сторон этих диафрагм, параллельны, а двя других луча, образующие другие стороны этик диафрагм, ортогональны и направлены на10 встречу друг другу под углом 90 ; в среднем канале с осью наведения, перпендпкулярной осям других каналов, полевая диафрагма выполнена в виде сектора с углом 90 и установлена относительно диафрагм крайних каналов

15 таким образом, что лучи ее сектора параллельны ортогональным лучам диафрагм крайних каналов, при этом вершины секторных полевых диафрагм расположены по оптической оси каждого канала, а система раздели20 тельных зеркальных поверхностей установлена в ходе лучей оптической схемы визуальных каналов микроскопа и выполнена из трех отражающих зеркальных поверхностей, две из которых установлены в ходе лучей крайних

25 каналов ФЭМ, образуют друг с другом прямой двухгранный угол, линия пересечения их (ребро угла) параллельна изображению параллельных сторон секторных диафрагм этих каналов; третья зеркальная поверхность устаЗ0 новлена под углом 45 к линии пересечения

498591

3 этих плоскостей и образует с ними равные двухгранные углы.

Такие отличия упрощают оптическую схему существующих трехканальных фотоэлектрических микроскопов и повышают точность ориентации трех групп штриховых знаков в поле зрения фотоэлектрического микроскопа путем одновременного наблюдения их прямых изображений в одном поле зрения.

На фиг. 1 и 2 показаны проекции оптической схемы трехканального фотоэлектрического микроскопа для взаимного совмещения и трехкоординатного (Х, У) базирования осей штриховых знаков 1 (фиг. 1) полупроводниковой подложки 2 и штриховых (хромовых) знаков 3 на фотошаблоне 4 относительно осей наведения микроскопа.

Микроскоп состоит из трех идентичных .<апалов. Один нз них содержит объектив 5, ахроматическую линзу 6, полевую маскирующую диафрагму 7, второй об.ьектив 8, коллек",ив 9 со щелевой секторной диафрагмой 10.

Два других канала состоят из объективов 11 и 12, ахроматических линз 13 и 14, полевых маскирующих диафрагм 15 и 16, вторых объективов 17 и 18, коллективов 19, 20 с секторными диафрагмами 10.

Все три фотоэлектрических канала объединены одним сканирующим диском 21 с радиальными анализирующими щелевыми диафрагмами 22, за которыми в каждом канале установлены фотоприемники 23 — 25 с выходом на электронное измерительное устройство 26.

Каждый канал содержит осветитель, состоящий из источника света 27, коллектора 28, полупрозрачного зеркала 29 и отражательного зеркала 30. Визуальный канал (фиг. 2) состоит из окуляра 31, пластины 32 с базовыми штриховыми знаками ЗЗ (фиг. 2 вид по В), установленными в фокальной плоскости окуляра и оптически сопряженными с осями секторных диафрагм 10 фотоэлектрических каналов, зеркал 34 — 37 и трехгранной зеркальной призмы 38.

Трехканальный фотоэлектрический микроскоп работает следующим образом.

Изображения штриховых знаков объективами 5, 11 и 12 и соответственно ахроматическими линзами 6, 13 и 14 проецируются в плоскость полевых маскирующих диафрагм 7, 15, 16, выполненных в двух крайних каналах (фиг.1, вид по Б) в виде секторов с углом при вершипе 135, а в среднем канале — с углом

90 . Далее изображение указанных штриховых знаков и полевых диафрагм объективами 8, 17, : 3 проецируются в плоскость секторных диафрагм 10, выполненных на поверхности коллек.ивов 9, 19 и 20, а с помощью полупрозрачных зеркал 35 — 37 и трехгранной призмы 38— на прозрачную пластину 32, установленную в фокальной плоскости окуляра 31.

В этой плоскости происходит наложение изображения трех каналов микроскопа и указанные изображения из-за их частичного маскирования сек;орными диафрагмами в проме4 жуточной плоскости образуют в фокальной плоскости окуляра трехпольное прямое изображение трех участков с реперными знаками (фиг. 2, вид по В), 5 Ориентируя визируемые штриховые знаки фотошаблона и подложки относительно базовых штрихов 33, оператор вводит их изображения в поле зрения фотоэлектрических каналов, определяемых шириной секторных диаф10 рагм 10.

При вращении сканирующего диска 21 происходит развертывающее временное преобразование совместного изображения секторных диафрагм 10 и визируемых штрихов, а с вы15 хода фотоприемников при этом следуют сигналы, характеризующие собой развернутое во времени распределение освещенности в их совместном изображении. Величины временных интервалов в этих сигналах модулированы в

20 зависимости от относительного положения визируемых штрихов фотошаблона и полупроводниковой подложки как относительно краев диафрагм, так и относительно друг друга, что позволяет использовать ФЭМ как для базп25 рования, так и совмещения осей штриховых знаков двух плоскостей. Геометрические оси секторных диафрагм 10 как стабильных конструктивных элементов служат осями наведения фотоэлектрического микроскопа, что обесЗО печивает их временную и температурную стабильность. Выходная информация с фотоприемников 23, 24, 25 в каждом канале обрабатывается электронным измерительным устройством 26.

Г(редмет изобретения

Трехканальный фотоэлектрический микроскоп для базирования и взаимного совмещения координатных систем двух плоскостей, например фотошаблона и полупроводниковой пластины, путем базирования и взаимного совмещения осей трех групп штриховых знаков этих плоскостей, состоящий из трех автономных оптикоэлектронных каналов, ось наведения одного из которых перпендикулярна осям наведения двух других каналов, общего для всех трех каналов сканирующего диска с радиальными анализирующими щелевыми диафрагмами, секторных полевых диафрагм, определяющих оси наведения и установленных в ходе лучей каждого канала перед сканирующим диском; блока фотоприемников; электронного измерительного устройства; оптической системы визуального наблюдения, включающей блок осветителей, конденсорпую систему, окулярный блок, полевые диафрагмы и систему разделительных зеркальных поверхностей, например призму, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения его оптической схемы и повышения точности ориентации трех групп штриховых знаков в поле зрения путем одновременного наблюдения их прямых изображений в одном поле зпепия. в

498591

f5 1б каждом канале в ходе лучеп его оптической системы, общей для впзуальньгх и оптикоэлектронных каналов, в плоскости промежуточных изображений установлены маскирующие полевые диафрагмы, выполненные в двух крайних каналах, оси наведения которых параллельны, в виде прозрачных секторов с углом при вершине 135 и расположенные друг относительно друга так, что одни лучи этих секторов, образующие одну из сторон этих диафрагм, параллельны, а два других луча, образующие другие стороны этих диафрагм, ортогональны и направлены навстречу друг другу под углом 90 ; в среднем канале с осью наведения, перпендикулярной осям других каналов, полевая диа ррагма выполнена в виде сектора с углом 90 и установлена относительно диафрагм крайних кана;on таким образом, что лучи ее сектора параллельны ортогональнь1м лучам диафрагм крайних каналов, при этом вершины секторных полевых диафрагм расположены в оптической оси каж5 дого канала, а система разделительных зеркальных поверхностей установлена в ходе лучей оптической схемы визуальных каналов микроскопа и выполнена из трех отражающих (зеркальных) поверхностей, две из которых, 10 установленные в ходе лучей крайних каналов

ФЭМ, образуют друг с другом прямой двухгранный угол, линия пересечения их (ребро угла) параллельна изображению параллельных сторон секторных диафрагм этих кана15 лов; третья зеркальная поверхность установлена под углом 45 к линии пересечения этих плоскостей и образует с ними равные двухгранные углы.

498591 дидУ

1 I

Составитель В. Ванторин

Техред М. Семенов

Редактор О. Филиппова

Корректор М. Л ейзерман

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 412/17 Изд. № 175 Тираж 653 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

- 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4)5