Диссертация (Методы и оптико-электронные приборы для контроля качества защитных голограмм), страница 13

В последнем случае в аппаратуреконтроляследуеттакжеобеспечиватьТМ-поляризациюизлучения,подсвечивающего контролируемый образец. Более радикальным способомустранения погрешностей при контроле на основе косвенных измерений,являетсяиспользованиекалибровочныхзависимостей,полученныхнерасчётным способом, а на основе результатов экспериментов.2.5.3.

Оценка глубины микрорельефа дифракционных решёток снесинусоидальным микрорельефом на основе косвенных измеренийРассмотрим теперь особенности контроля глубины микрорельефа наосновекосвенныхизмерений,когдапрофильДРотличаетсяотсинусоидального.НаРис. 2.40иРис. 2.41представленытипичныеварианты«идеализированных» профилей микрорельефа ДР ЗГ, полученные по методикеконтроля на основе прямых измерений реального микрорельефа ЗГ.97Рис. 2.40.

Пример гребенчатого профиля микрорельефа ЗГРис. 2.41. Пример трапецеидального профиля микрорельефа ЗГНа Рис. 2.42 представлены графики зависимости значений интенсивностив 1-ом и 2-ом главных максимумах дифракционной картины от глубиныгребенчатого рельефа ДР с периодом 1 мкм при подсветке под углом α = 0излучением с длиной волны 405 нм, а на Рис. 2.43 – калибровочнаязависимость, вычисленная по формуле (2.56).98Рис. 2.42. Зависимости интенсивности в 1-ом и 2-ом главных максимумахот глубины гребенчатого микрорельефа ДР при подсветке подуглом α = 0Рис. 2.43.

Калибровочная зависимость для ДР с гребенчатым профилеммикрорельефа при подсветке под углом α = 0Как и для синусоидального профиля микрорельефа, калибровочнаязависимость при нормальной подсветке имеет малый диапазон однозначности.Поэтому были рассчитаны аналогичные зависимости при подсветке подуглом 600. Графики этих зависимостей представлены в виде графиков наРис. 2.44 и Рис. 2.45.99Рис. 2.44. Зависимости интенсивности в 1-ом и 2-ом главных максимумахот глубины гребенчатого микрорельефа ДР при подсветке подуглом α = 60Рис.

2.45. Калибровочная зависимость для ДР с гребенчатым профилеммикрорельефа при подсветке под углом α = 60На Рис. 2.46 представлены графики интенсивности в 1-ом и 2-ом главныхмаксимумах от глубины трапецеидального микрорельефа ДР с периодом1,0 мкм при подсветке под углом α = 60 излучением с длиной волны 405 нм, ана Рис. 2.47 – график калибровочной зависимости.100Рис. 2.46. Зависимости интенсивности в 1-ом и 2-ом главных максимумахот глубины трапецеидального рельефа ДР при подсветке подуглом α = 60Рис.

2.47. Калибровочная зависимость для ДР с трапецеидальнымпрофилем микрорельефа при подсветке под углом α = 60Из графиков, представленных на Рис. 2.36, Рис. 2.45 и Рис. 2.47, следует,чтокалибровочныезависимости,рассчитанныедлясинусоидального,гребенчатого и трапецеидального профилей отличаются. Следовательно, дляреализации метода контроля глубины на основе измерения распределения101интенсивности в главных максимумах дифракционной картины необходимообладатьисходнойинформациейотиповыхзначенияхпараметров a1 , a2 , a3 , a4 , a5 , характеризующих форму микрорельефа ДР ЗГ.Известно,Dot-Matrix,чтоимеютНесинусоидальныемастер-матрицы,формуизготавливаемыемикрорельефа,микрорельефыДРблизкуюкмастер-матрицпотехнологиисинусоидальной.ЗГполучаютсиспользованием технологии электронно-лучевой литографии.

Но в том илидругом случае достоверную информацию о значениях параметров типовыхмикрорельефов можно получить только на основе прямых измеренийпараметров ДР.Рассмотрим теперь вопрос, связанный с влиянием случайных искажениймикрорельефа на результаты оценки глубины.2.5.4. Анализ влияния случайных искажений микрорельефа наоценку глубины микрорельефа на основе косвенных измеренийЧтобы оценить влияние случайных искажений рельефа на погрешностьизмеренияглубинырельефабыливыполненырасчётызависимостейинтенсивностей I1 ( d ) и I 2 ( d ) в 1-ом и 2-ом главных максимумах приподсветке под углом α = 60 , а также по формуле (2.56) были рассчитанысоответствующие калибровочные зависимости R21 ( d ) .

Расчёты выполнялисьдля различных типов профилей, в том числе, синусоидального, гребенчатого итрапецеидального, причём эти расчёты производились для ДР ЗГ, параметрыформы и параметры искажений рельефа которых соответствовали типовымзначениям параметров реальных образцов ЗГ. Значения параметров реальныхобразцов ДР ЗГ приведены в Таблицах 2.2-2.11.Анализвлиянияслучайныхискажениймикрорельефадлясинусоидального профиля ДРНа Рис. 2.48…2.51 представлены графики, рассчитанные для ДР ЗГ,имеющей микрорельеф, близкий к синусоидальному при отсутствии и наличии102Tслучайных искажений рельефа.

Составляющие вектора P0 = (T0 , d , a1 , a2 , a3 )параметровформыэтойДРимелизначения:T0 = 1,2 мкм;графикизависимостейd = 0,12 мкм; a1 = 0, 48; a2 = 0,08; a1 = 0,02.НаРис. 2.48иРис. 2.49представленыинтенсивности в 1-м и 2-ом главных максимумах от глубины микрорельефа,рассчитанные для угла α = 60 подсветки ДР монохроматическим излучениемна длине волны λ = 0,405 мкм при отсутствии искажений рельефа (краснаякривая) и наличии искажений, а также для различных значений её СКО ипараметров аппроксимации. В первом случае (синяя кривая) составляющиеTвектора PN = (σ ξ , b, k p , γ ) случайных искажений рельефа имели значенияσ ξ = 0,015 мкм ,=k p 1,7,=b 0,72,=γ 1,03, а во втором случае (зелёная кривая)– σ ξ = 0,02 мкм , k p = 1,7,b 0,72,==γ 1,03.Рис.

2.48. Графикизависимостиинтенсивностив1-омглавноммаксимуме от глубины синусоидального рельефа ДР приразличных значениях СКО случайных искажений рельефа103Рис. 2.49. Графикизависимостиинтенсивностиво2-омглавноммаксимуме от глубины синусоидального рельефа ДР приразличных значениях СКО случайных искажений рельефаИз данных графиков следует, что в диапазоне наиболее вероятныхзначений глубины микрорельефа, который для данного образца ДР находится впределах от 0,123 мкм до 0,1674 мкм (см. Таблицы 2.6…2.11), при СКОискажений σ ξ = 0,02 мкм интенсивность в 1-ом главном максимуме можетуменьшиться на 12%.

Для 2-го главного максимума влияние искажениймикрорельефа является не столь значительным. Интересным является тот факт,что при относительно малых значениях глубины микрорельефа интенсивностьв 1-ом и 2-ом главных максимумах может даже возрастать из-за случайныхискажений рельефа. Это обусловлено двумя факторами. Во-первых, глубинамикрорельефа в области малых значений соизмерима с СКО случайныхискажений. Во-вторых, корреляционная функция случайных искаженийрельефа имеет осциллирующий характер (см. Рис. 2.21), что связано с наличиемв спектреслучайныхискажений составляющейпространственному периоду (см. Рис.

2.22).на частоте обратной104На Рис. 2.50 представлены графики калибровочных зависимостей, одна изкоторых – RI 21 ( d ) (красная кривая), рассчитана при отсутствии случайныхискажений рельефа, а другая – RK 21 ( d ) (синяя кривая), при наличии случайныхискажений с СКО, равной σ ξ = 0,015 мкм .Рис.

2.50. Графики калибровочных зависимостей для синусоидальногопрофиля при отсутствии (красная кривая) и наличии случайныхискажений рельефасозначениямипараметров:=σ ξ 0,015 мкм;=k p 1,7;=b 0,72;=γ 1,03Для этого же рельефа на Рис. 2.51 представлены калибровочныезависимости, рассчитанные при отсутствии случайных искажений рельефа(красная кривая) и при наличии случайных искажений с СКО, равнымσ ξ = 0,02 мкм , но при отличающихся значениях параметров аппроксимации, аи k p 0,7,именно,=k p 1,7,=b 0,72,=γ 1,03 (синяя кривая) ==b 0,72,=γ 1,03(зелёная кривая).Из сравнения калибровочных зависимостей, представленных на Рис. 2.50и Рис.

2.51, следует, что при увеличении СКО искажений со значенияσ ξ = 0,015 мкм до значения σ ξ = 0,02 мкм методическая погрешность оценкиглубины рельефа в диапазоне наиболее вероятных её значений возрастает105примерно в 2 раза. Например, при СКО σ ξ = 0,015 мкм искажений рельефа длязначения глубины рельефа d = 0,12 мкм методическая погрешность оценкиглубины составит значение ∆ d ≈ 0,006 мкм (см. Рис. 2.50), а при СКОσ ξ = 0,02 мкм для того же значения глубины методическая погрешность оценкиглубины составит значение ∆ d ≈ 0,012 мкм (см.

Рис. 2.51).Рис. 2.51. Графики калибровочных зависимостей для синусоидальногопрофиля при отсутствии (красная кривая) и наличии случайныхискаженийрельефаразличнымисСКО,значениями=k p 1,7,=b 0,72,=γ 1,03равнымпараметров(синяяσ ξ = 0,02 мкм ,иаппроксимации:кривая)и=k p 0,7,=b 0,72,=γ 1,03 (зелёная кривая)В то же время следует отметить, что значение этой методическойпогрешности уменьшается при увеличении глубины рельефа и при значенииd = 0,167 мкм ,соответствующемверхнейграницедиапазонанаиболеевероятных значений глубины рельефа для выбранных реальных образцов ДР,не превышает ∆ d ≈ 0,002 мкм .Кроме этого, по графикам калибровочных зависимостей, рассчитанных106для различных параметров k p аппроксимации корреляционной функции(см.

Рис. 2.51), видно, что они практически совпадают в диапазоне значенийглубины рельефа от 0,06 мкм до 0,22 мкм. Из этого следует, что основнымпараметром, влияющим на погрешность оценки глубины на основе косвенныхизмерений, является СКО случайных искажений рельефа.Были проведены расчёты калибровочных зависимостей для различныхзначений параметров T0 = 1,2 мкм; a1 = 0, 48; a2 = 0,08; a3 = 0,02 , являющихсясоставляющими вектора P0 , характеризующего форму рельефа.

Значенияуказанных параметров выбраны из Таблиц 2.6…2.11. Показано, что на видкалибровочнойзависимостинаибольшеевлияниеоказываютвариациипространственного периода T0 ДР. Влияние вариаций остальных параметров вдиапазоне возможных их значений на вид калибровочной зависимостипренебрежимо мало.Анализвлиянияслучайныхискажениймикрорельефадлягребенчатого профиля ДРПри проведении анализа использовались данные для реальной ДР сгребенчатымрельефом,имеющейследующиезначенияпараметров,характеризующих форму (см. Таблицу 2.4): T0 = 1, 2211 мкм; d = 0,1179 мкм ;a1 = −0, 4868 ; a2 = 0,1292 ; a3 ≈ 0 ; a4 = 0,0215 ; a5 = −0,0132 .