为了实现高效、准确的检测和定位微结构如光刻掩模版的边缘轮廓，提出了一种差动共焦显微(DCM)边缘轮廓检测方法，并对该方法进行了原理仿真分析和实验验证。该方法具有在焦点的过零阶跃触发特性。利用该特性，该方法可以实时得到样品二值化边缘轮廓图像，极大地提高了边缘轮廓检测效率。理论分析和仿真表明，该方法边缘定位准确，不受边缘形状、方向和样品有效反射率的影响，可以有效抑制噪声和干扰。5 μm周期台阶标准样品周期测量对比实验表明，该方法所得边缘轮廓能够实现高精度的横向尺寸测量,因此能够用于微结构的快速工业边缘轮廓成像检测。
测量 边缘检测与定位 差动共焦显微术 过零触发 微结构检测 中国激光
2014, 41(10): 1008001
哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所,哈尔滨,150001
为解决微小内轮廓尺寸为代表的微小尺寸的非接触式超精密测量问题,提出了将自聚焦透镜体积小的特点与共焦显微技术的高分辨率和绝对位置跟踪特性相结合的差动式自聚焦共焦微型显微技术的光探测技术,建立了相应的传感系统。介绍了系统的工作原理和构成,自聚焦透镜测头直径为1 mm,两个探测器差动设置,不但消除了光源的光强漂移和探测器的电子漂移产生的共模噪声,提高了测量信噪比,而且有效地提高了系统的轴向分辨率。初步实验表明,系统轴向分辨率在倾斜度小于20度的范围内可达5 nm。
光学测量 差动式共焦显微镜 自聚焦透镜 高分辨率 非接触测量
哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所,哈尔滨,150001
用基尔霍夫衍射公式分析反射式共焦光路,得到了被测件有一定倾斜角度表面的共焦轴向响应理论模型。由菲涅耳衍射近似公式得到的共焦轴向响应特性只是它的理论模型的一个特例。同时,对接收端采用差动连接的共焦测量的聚焦瞄准信号进行了分析,得到了表面倾斜角对聚焦瞄准信号影响的关系。应用共焦实验系统及差动测量系统对具有不同倾角的块规斜面的轴向响应信号进行了测量。理论模型的数值分析与实验结果相吻合。用差动共焦光学系统作为瞄准传感器、用电容传感器进行位移监测,对倾角为10°的角规的斜面进行测量,得到分辨率小于20 nm的表面形貌图。
光学计量 差动共焦显微镜 倾斜表面 瞄准测头
