Диссертация (Методы и оптико-электронные приборы для контроля качества защитных голограмм), страница 14

Составляющиевектора PN параметров случайных искажений имели следующие номинальныезначения (см. Таблицу 2.5): σ ξ = 0,011 мкм ; k p = 1,2 ; b1 = 0,65 ; b2 = 0,25 ; γ 1 = 0,95 ;γ 2 = 0,33 .НаРис. 2.52иРис. 2.53представленыграфикизависимостейинтенсивности в 1-м и 2-ом главных максимумах от глубины гребенчатогорельефа, рассчитанные для угла α = 60 подсветки ДР монохроматическимизлучением на длине волны λ = 0,405 мкм при отсутствии искажений рельефа(красная кривая) и при наличии искажений, имеющих значения СКО107σ ξ = 0,011 мкм (синяя кривая) и σ ξ = 0,022 мкм (зелёная кривая).Рис. 2.52.

Графикизависимостиинтенсивностив1-омглавноммаксимуме от глубины гребенчатого рельефа ДР при значенияхСКО случайных искажений рельефа σ ξ = 0,011 мкм (синяякривая) и σ ξ = 0,022 мкм (зелёная кривая)Рис. 2.53. Графикизависимостиинтенсивностиво2-омглавноммаксимуме от глубины гребенчатого рельефа ДР при значенияхСКО искажений рельефа σ ξ = 0,011 мкм (синяя кривая) иσ ξ = 0,022 мкм (зелёная кривая)Из графиков, представленных на Рис. 2.52 и Рис. 2.53, следует:108• для номинального значения глубины рельефа интенсивность впервом главном максимуме уменьшается примерно на 5% при СКОслучайных искажений рельефа, равном σ ξ = 0,011 мкм , и на 14%при СКО случайных искажений рельефа, равном σ ξ = 0,022 мкм ;• для номинального значения глубины рельефа интенсивность вовтором главном максимуме дифракционной картины практическине зависит от СКО случайных искажений рельефа;• при малых значениях глубины рельефа значение интенсивности в 1ом и 2-ом главных максимумах возрастает, а при большихзначениях – уменьшается, но не более, чем на 15%.На Рис.

2.54 представлены графики калибровочных зависимостей, одна изкоторых – RI 21 ( d ) (красная кривая), рассчитана при отсутствии случайныхискажений рельефа, а две другие – RK121 ( d ) (синяя кривая) и RK 221 ( d )(зелёная кривая), рассчитаны при наличии случайных искажений с СКО,равными σ ξ = 0,011 мкм и σ ξ = 0,022 мкм соответственно.Рис. 2.54. Графикикалибровочныхзависимостейдлягребенчатогопрофиля при отсутствии (красная кривая) и наличии случайныхискажений рельефа с СКО, равным σ ξ = 0,011 мкм (синяякривая) и σ ξ = 0,022 мкм (зелёная кривая)109Из калибровочных зависимостей, представленных на Рис. 2.54, следует,что при увеличении СКО случайных искажений со значения σ ξ = 0,011 мкм дозначения σ ξ = 0,022 мкм методическая погрешность оценки глубины рельефа вдиапазоненоминальногозначения,равногоd = 0,1179 мкмвозрастаетпримерно в 10 раз.

В частности, при СКО случайных искажений рельефа,равном σ ξ = 0,011 мкм , методическая погрешность оценки глубины непревышает значения ∆ d ≈ 0,005 мкм (см. Рис. 2.54), а при СКО σ ξ = 0,022 мкм– достигает значения ∆ d ≈ 0,040 мкм . Этот результат гораздо хуже, чем длясинусоидального рельефа при прочих равных условиях. Но при глубинерельефа d = 0,18 мкм , близкой к оптимальной, когда достигается максимальнаяинтенсивность для 1-го главного максимума дифракционной картины,методическая погрешность оценки глубины, обусловленная случайнымиискажениями рельефа, не превышает значения ∆ d ≈ 0,003 мкм даже при СКОσ ξ = 0,022 мкм .Анализвлиянияслучайныхискажениймикрорельефадлятрапецеидального профиля ДРПри проведении анализа использовались данные для реального образцаДРстрапецеидальнымрельефом,полученнойметодомэлектроннойлитографии.

Рельеф этой ДР характеризовался следующими значениямипараметров (см. Таблицу 2.2): T0 = 1,5170 мкм; d = 0,3033 мкм ; a1 = −0,5815 ;a2 = −0,0246 ; a3 = 0,1016 ; a4 = 0,0053 ; a5 = −0,0201. Составляющие вектора PNпараметров случайных искажений имели следующие номинальные значения(см. Таблицу 2.3): σ ξ = 0,0189 мкм ; k p = 1,25 ; b1 = 0,7 ; b2 = 0,1; γ 1 = 1,0 ; γ 2 = 0,33 .НаРис.

2.55иРис. 2.56представленыграфикизависимостейинтенсивности в 1-м и 2-ом главных максимумах от глубины трапецеидальногорельефа, рассчитанные для угла α = 60 подсветки ДР монохроматическимизлучением на длине волны λ = 0,405 мкм при отсутствии искажений рельефа110(красная кривая), а также при наличии искажений, имеющих различныезначения СКО, в том числе: σ ξ = 0,01 мкм (синяя кривая), σ ξ = 0,015 мкм(зелёная кривая) и σ ξ = 0,02 мкм (фиолетовая кривая).Как следует из этих графиков, для выбранных условий расчётамаксимальноезначениеинтенсивностив1-омглавноммаксимумедифракционной картины для данного образца ДР достигается при глубинерельефа, равной d = 0,16 мкм , при значении номинальной глубины рельефаинтенсивностьуменьшаетсяпочтидонуля.Поэтомукалибровочнаязависимость, рассчитанная при отсутствии случайных искажений рельефа(см.

Рис. 2.57),имеетвидкривой,сильновозрастающейвобласти1-омглавномотглубиныноминального значения глубины рельефа.Рис. 2.55. Графикимаксимумезависимостиинтенсивностидифракционнойтрапецеидальногорельефакартиныпривотсутствиислучайныхискажений рельефа (красная кривая) и значениях СКОслучайных искажений рельефа σ ξ = 0,01 мкм (синяя кривая),σ ξ = 0,015 мкм (зелёная кривая) и σ ξ = 0,02 мкм (фиолетоваякривая)111Рис. 2.56. Графикимаксимумезависимостиинтенсивностидифракционнойтрапецеидальногорельефавокартиныпри2-омглавномотглубиныотсутствиислучайныхискажений рельефа (красная кривая) и значениях СКОслучайных искажений рельефа σ ξ = 0,01 мкм (синяя кривая),σ ξ = 0,015 мкм (зелёнаяσ ξ = 0,02 мкм (фиолетовая кривая)кривая)и112Рис.

2.57. Графикикалибровочныхзависимостейтрапецеидальногопрофиля для угла α = 60 подсветки ДР монохроматическимизлучением на длине волны λ = 0,405 мкм при отсутствии(красная кривая) и наличии искажений рельефа со значениямиСКО, равными σ ξ = 0,01 мкм (синяя кривая), σ ξ = 0,015 мкм(зелёная кривая) и σ ξ = 0,02 мкм (фиолетовая кривая)НатомжеРис. 2.57представленыкалибровочныезависимости,рассчитанные с учётом случайных искажений рельефа, в области номинальногозначения значительно отличаются от идеальной калибровочной зависимости.Это отличие столь велико, что оценить глубину рельефа на основе измеренийинтенсивностей в порядках дифракции при этих условиях практическиневозможно.Поэтому были выполнены расчёты для варианта подсветки ДР страпецеидальным рельефом излучением на длине волны λ = 0,65 мкм под темже углом α = 60 .

На Рис. 2.58 и Рис. 2.59 представлены графики зависимостей113интенсивности в 1-м и 2-ом главных максимумах дифракционной картины отглубины трапецеидального рельефа, рассчитанные при отсутствии (краснаякривая)иналичиислучайныхискажений,имеющихзначенияСКО σ ξ = 0,01 мкм (синяя кривая) и σ ξ = 0,02 мкм (зелёная кривая).Рис. 2.58.

Графикимаксимумезависимостиинтенсивностидифракционнойкартиныв1-омглавномотглубинытрапецеидального рельефа при отсутствии (красная кривая) ипри наличии случайных искажений рельефа со значениямиСКОσ ξ = 0,01 мкмσ ξ = 0,02 мкм (зелёная кривая)(синяякривая)и114Рис. 2.59. Графикизависимостимаксимумеинтенсивностидифракционнойтрапецеидальногорельефавокартиныпри2-омглавномотглубиныотсутствиислучайныхискажений рельефа (красная кривая) и значениях СКОслучайных искажений рельефа σ ξ = 0,01 мкм (синяя кривая) иσ ξ = 0,02 мкм (зелёная кривая)Как следует из графиков, представленных на Рис. 2.58 и Рис. 2.59, приподсветке ДР монохроматическим источником с длиной волны излученияλ = 0,65 мкмэкстремумыкривых,характеризующихзависимостьинтенсивности в 1-ом и 2-ом главных максимумах дифракционной картины отглубины рельефа, смещаются вправо в область номинального значенияглубины.

Кроме того, из этих графиков следует важный вывод о том, что приувеличении длины волны излучения влияние случайных искажений рельефа назначение интенсивности в 1-ом и 2-ом главных максимумах дифракционнойкартины уменьшается. В частности, происходит ослабление интенсивности вобоих главных максимумах более чем в 2 раза при подсветке излучением на115длине волны λ = 0,65 мкм по сравнению с предыдущим вариантом, когда дляподсветки использовался источник излучения с длиной волны λ = 0,405 мкм .На Рис. 2.60 представлены калибровочные зависимости для данныхусловий.Рис.

2.60. Графикикалибровочныхзависимостейтрапецеидальногопрофиля, для угла α = 60 подсветки ДР монохроматическимизлучением на длине волны λ = 0,65 мкм при отсутствии(красная кривая) и наличии случайных искажений рельефа созначениями СКО, равными σ ξ = 0,01 мкм (синяя кривая) иσ ξ = 0,02 мкм (зелёная кривая)Из графика, представленного на Рис. 2.60, следует что если при контролеДР использовать монохроматический источник с длиной волны излученияλ = 0,65 мкм , то методическая погрешность измерения глубины микрорельефав окрестности её номинального значения не превысит значения 0,003 мкм дажепри СКО случайных искажений микрорельефа, равном σ ξ = 0,02 мкм .116Из проведённого анализа по оценке влияния случайных искажениймикрорельефа можно сделать следующие выводы:1) случайныеискажениямикрорельефаоказываютсущественноевлияние на значение методической погрешности оценки глубинымикрорельефа, причём это влияние зависит от типа микрорельефа –синусоидального, гребенчатого или трапецеидального;2) вариации параметров, характеризующие форму микрорельефа, неоказывают существенного влияния на погрешность измеренияглубины микрорельефа;3) за счёт выбора длины волны источника излучения и угла подсветкидифракционной решётки можно минимизировать методическуюпогрешность измерения глубины микрорельефа в окрестностизаданных номинальных значений.2.6.

Основные положения методики объективного контроля качествазащитных голограммНа основе результатов исследований, изложенных в главе 2, можносформулировать основные положения методики контроля качества защитныхголограмм в процессе их изготовления.Предлагаемая методика предназначена для проведения объективногоконтроля качества на всех стадиях технологического процесса, включающегоизготовление мастер-матриц, рабочих матриц и изготовление серийныхобразцов ЗГ. Особенностью методики является то, что она базируется как напрямых, так и на косвенных измерениях.

При этом основным методом контроляявляется метод косвенных измерений, а прямые измерения используются дляполученияисходнойинформацииотиповыхзначенияхпараметровмикрорельефа ДР. Обсудим задачи контроля на стадиях технологическогопроцесса изготовления ЗГ.На стадии изготовления мастер-матриц задачами контроля являются:- обнаружение локальных дефектов микрорельефа;117-измерениепараметровДР,вофрагментахмикрорельефамастер-матрицы, содержащих дефекты;- выборочный контроль фрагментов микрорельефа с целью определениятиповых значений параметров элементарных ДР.На основе анализа результатов измерений принимается решение огодности изготовленной мастер-матрицы или её отбраковки.Для выполнения первой задачи контроля требуется аппаратура, принципдействия которой основан на методах оптической микроскопии. Длявыполнения второй и третьей задач могут быть использованы приборы,позволяющие осуществлять контроль как на основе прямых, так и косвенныхизмерений.Контроль износа рабочих матриц целесообразно производить путёмвыборочной оценки качества образцов ЗГ в процессе выпуска тиража безостановки технологического процесса изготовления.