Диссертация (1025359), страница 18

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 18)

Для автоматизациипроцессов обработки данных при селекции и распознавании элементов дизайнаЗГ в составе программного обеспечения следует использовать специальныепакеты программ, обеспечивающие выполнение этих функций.Оптимизацию конструктивных параметров при проектировании ОЭПконтроля качества ЗГ предлагается осуществлять методом многовариантногоанализа, при этом критерием оптимизации является минимизация значенийСКО погрешности измерения глубины микрорельефа σ d и СКО погрешностиизмеренияпространственногопериодаσT ,тоестьmin {σ d , σ T } ,aконструктивные параметры ОЭП представлены в виде вектораTa = (α , λ , h, Tx , EП , Pл ) .где(3.14)3.3. Экспериментальные исследования3.3.1. Цель и задачи экспериментальных исследованийЦелью экспериментальных исследований являлась проверка адекватностиматематического описания (математической модели) процесса дифракции наотражающих ДР с учётом случайных искажений микрорельефа и оценкапогрешности предложенного метода контроля качества ЗГ на основе косвенныхизмерений параметров микрорельефа.139Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:1) Разработка методики проведения экспериментальных исследований;2) РазработкамакетногообразцаОЭПдляпроведенияэкспериментальных исследований;3) Проведениеэкспериментальныхисследованийнаспециальноизготовленных образцах ДР и серийных образцах ЗГ;4) Обработка результатов экспериментальных исследований.3.3.2.

Методика экспериментальных исследованийМетодикапроведенияэкспериментоввключаетследующуюпоследовательность действий:1) Регистрация трёхмерной модели микрорельефа тестовых образцов ДРЗГ на сканирующем зондовом атомно-силовом микроскопе.2) Определение составляющих векторов P0 и PN , характеризующихформу рельефа и случайные искажения рельефа ДР с использованием методикиобработкирезультатовпрямыхизмерений,ирасчёткалибровочныхзависимостей.3) Проведение измерений пространственного периода и глубины рельефана макетном образце ОЭП с использованием рассчитанных калибровочныхзависимостей.4) Сравнение результатов контроля ДР методами прямых и косвенныхизмерений и формулировка выводов на основе сравнительного анализа.3.3.3.

Описание макетного образца оптико-электронного прибораконтроля качества защитных голограммПрипроведенииэкспериментальныхисследованийиспользовалсямакетный образец ОЭП, разработанный на основе методики проектирования,основные положения которой изложены в предыдущем разделе. Макетныйобразец ОЭП создавался в рамках НИР «Купол», выполнявшейся по контрактус АО «ГОЗНАК».140Функциональная схема макетного образца ОЭП представлена наРис. 3.2, а и Рис.

3.2, б, а фотография внешнего вида – на Рис. 3.5.Рис. 3.5. Внешний вид макетного образца ОЭП контроля качества ЗГМакетный образец ОЭП предназначен для контроля качества ЗГ сдиапазономпространственныхпериодовэлементарныхдифракционныхрешёток от 0,55 мкм до 1,5 мкм.

В канале контроля в качестве основногоисточника подсветки использовался лазерный диод, излучающий на длиневолны 0,405 мкм.Упрощенный вид макетного образца ОЭП представлен на Рис. 3.6. Накорпусе 1 расположены шторка 2 доступа к предметному столику, ручка 3 длявывода предметного столика с целью установки контролируемых образцов ЗГ,а также ручка 4 для перевода каналов наведения и контроля в соответствующиедля них рабочие положения.14112341 – корпус; 2 – шторка; 3, 4 – ручки.Рис. 3.6. Упрощенный вид макетного образца ОЭП контроля качества ЗГДля работы на макетном образце ОЭП разработано специализированноепрограммное обеспечение (СПО). С его помощью производится выбор режимов«Наведения»и«Контроля»,осуществляетсяуправлениенастройкамиотдельных устройств каналов наведения и контроля.Рис. 3.7.

Вид окна интерфейса пользователя СПО в режиме «Наведение»142В режиме «Наведения» (см. Рис. 3.7) осуществляется управлениесистемой подсветки, состоящей из восьми линеек светодиодов, и управлениеприводами моторизированной системы линейных и угловых перемещенийконтролируемого образца. Красное перекрестье в центре изображения с ТВкамеры канала наведения указывает на область контроля образца защитнойголограммы. Линейное перемещение предметного столика производится вавтоматизированномрежимеподвумвзаимноперпендикулярнымнаправлениям в диапазоне от 0 до 100 мм. Перемещение интересующейобласти образца в центр кадра осуществляется нажатием на данную точку вкадре.

В верхней правой части окна расположено поле «Поворот» с органамиуправления,позволяющимиповорачиватьпредметныйстоликвокругвертикальной оси в диапазоне от 0 до 355°. Вертикальная ось вращенияпроходит через перекрестье, выведенное на изображение.Рис. 3.8. Вид окна интерфейса пользователя СПО в режиме «Контроль»В окне интерфейса пользователя СПО в режиме «Контроль» (см. Рис. 3.8)вспециальномполеотображаетсярегистрируемоелинейкойПЗСраспределение дифрагированного на исследуемом образце ЗГ излучения. Пооси абсцисс откладывается номер пикселя ЛПЗС, по оси ординат значениеинтенсивности излучения в относительных единицах.

Как и при режиме143«Наведение», в верхней правой части окна в режиме «Контроль» располагаетсяполе «Поворот» с органами управления, позволяющими поворачиватьпредметный столик относительно вертикальной оси. Вертикальная осьвращения проходит через центр контролируемой области на исследуемомобразце, в которую попадает излучение от лазерного диода. Поле «Лазер»содержитэлементыуправлениялазернымдиодом,позволяявключать/выключать его и регулировать мощность излучения при помощиползунков.

Поле «ЛПЗС» позволяет запускать/останавливать получение потокаданных с линейки ПЗС.Для регистрации распределения интенсивности в главных максимумахдифракционной картины с помощью линейки ПЗС оператор в режиме«Контроль» должен выбрать такую угловую ориентацию и мощность лазерногоизлучения, чтобы начали отображаться пики. Вне зависимости от их уровняинтенсивности, оператор должен нажать кнопку «Поиск максимальнойинтенсивности».

Таким образом, осуществляется автоматический поискмаксимальныхзначенийинтенсивностивсехглавныхмаксимумовдифракционной картины.Поле «Глубина и период» содержит кнопку «Рассчитать глубину»,запускающую расчет глубины и пространственного периода дифракционнойрешетки контролируемой ЗГ. После окончания процесса расчета результатывыводятся в соответствующих графах этого поля (см. Рис. 3.9).144Рис.

3.9. Вид окна интерфейса пользователя СПО в режиме «Контроль» срезультатами расчета3.4. Результаты экспериментальных исследованийЭкспериментальные исследования проводились в два этапа. На первомэтапе осуществлялась проверка адекватности математического описанияпроцесса дифракции с учётом случайных искажений микрорельефа. На второмэтапе оценивалась погрешность макетного образца ОЭП, предназначенного дляконтроля ЗГ на основе косвенных измерений.3.4.1. Экспериментальная проверка адекватности математическогоописанияявлениядифракциисучётомслучайныхадекватностиматематическогоискажениймикрорельефаДляпроверкиописанияпроцессадифракции с учётом случайных искажений микрорельефа, были специальноизготовленытестовыеобразцырельефнофазовыхДР.ОбразцыДРизготавливались по технологии Dot-Matrix на оборудовании компанииKinemax.

Было изготовлено пять образцов тестовых ДР с одинаковымпространственным периодом, но различной глубиной рельефа. Габаритныеразмеры образцов тестовых ДР составляли 10 × 10 мм . На Рис. 3.10 приведенафотография образца тестовой ДР.145Рис. 3.10. Фотография образца тестовой ДРНасканирующемSolver Proбылизондовоматомно-силовомзарегистрированыфрагментымикроскопетрёхмерноймоделимоделимикрорельефа тестовых образцов ДР. Для каждого образца регистрировалосьпо три фрагмента, размеры которых равнялись 60 × 60 мкм . Для этих трёхфрагментов каждой из тестовых ДР по методике обработки данных прямыхизмерений, изложенной в главе 2, были определены значения составляющихPN ,вектораP0 , характеризующего форму профиля, и векторахарактеризующего случайные искажения рельефа.

Результаты обработкиданных прямых измерений представлены в Таблицах 3.1…3.5.Таблица 3.1.Значения параметров микрорельефа ДР тестового образца №1НомерВекторP0 параметров формы микрорельефафрагментаобразцаT0 ,d,a1 ,a2 ,a3 ,ДР ЗГмкммкмотн.отн.отн.ед.ед.ед.№1-10,815 0,0512 0,5027 -0,0024 0,0003№1-20,814 0,0510 0,5033 -0,0025 0,0008№1-30,814 0,0514 0,5025 -0,0018 0,0007Вектор PN параметров случайныхискажений микрорельефаb,γ,σξ ,kp ,отн.отн.мкммкмед.ед.0,00510,750,251,00,00540,750.151,00,00500,730.201,0146Таблица 3.2.Значения параметров микрорельефа ДР тестового образца №2Номерфрагмента Вектор P0 параметров формы микрорельефаобразцаT0 ,d,a1 ,a2 ,a3 ,ДР ЗГмкммкмотн.отн.отн.ед.ед.ед.№2-10,812 0,0612 0,5007 0,0016 -0,0009№2-20,808 0,0621 0,5041 -0,0021 -0,0020№2-30,810 0,0618 0,5022 -0,0015 -0,0007Вектор PN параметров случайныхискажений микрорельефаb,γ,kp ,σξ ,отн.отн.мкммкмед.ед.0,00600,700,351,00,00550,720.301,00,00580,750.301,0Таблица 3.3.Значения параметров микрорельефа ДР тестового образца №3Номерфрагмента Вектор P параметров формы микрорельефа0образцаДР ЗГd,a2 ,T0 ,a1 ,a3 ,мкммкмотн.отн.отн.ед.ед.ед.№3-1№3-2№3-30,8010,8040,8030,07300,07350,07330,50400,47720,4882-0,00400,00050,00850,00000,02230,0033Вектор PN параметровслучайных искажениймикрорельефаb,γ,σξ ,kp ,отн.отн.мкммкмед.ед.0,00690,00750,00700,650,720,700,350.250.251,01,01,0Таблица 3.4.Значения параметров микрорельефа ДР тестового образца №4НомерфрагментаобразцаДР ЗГ№4-1№4-2№4-3T0 ,мкм0,8070,8090,808Вектор P0 параметров формымикрорельефаa1 ,a2 ,a3 ,d,мкмотн.отн.отн.ед.ед.ед.0,1150 0,4955 0,0045 0,00000,1165 0,4980 0,0020 0,00000,1161 0,4960 0,0040 0,0000Вектор PN параметров случайныхискажений микрорельефаb,γ,σξ ,kp ,отн.ед.отн.

ед.мкммкм0,00710,00720,00690,700,750,700,300,350,351,01,01,0147Таблица 3.5.Значения параметров микрорельефа ДР тестового образца №5НомерфрагментаобразцаДР ЗГ№5-1№5-2№5-3T0 ,мкм0,8060,8080,809Вектор PN параметров случайныхискажений микрорельефаb,γ,,σξkp ,отн. ед.отн. ед.мкммкмВектор P0 параметров формымикрорельефаd,a1 ,a2 ,a3 ,мкмотн.отн.отн.ед.ед.ед.0,1240 0,4955 0,0045 0,00000,1262 0,4980 0,0020 0,00000,1255 0,4975 0,0025 0,00000,00710,00720,00730,700,750,720,300,350,301,01,01,0Как отмечалось, при изготовлении тестовых ДР по технологии Dot-Matrixуоригиналовзакладывалисьодинаковыеноминальныеразмерыпространственного периода, но различные значения глубины рельефа.Из Таблиц 3.1…3.5 следует:- идеализированные профили всех образцов тестовых ДР практически неотличаются от синусоидального, так как амплитуды 2-ой и 3-ей гармоник надва порядка меньше амплитуды 1-ой гармоники;- составляющие вектора случайных искажений микрорельефа различныхобразцов тестовых ДР имеют очень близкие значения, причём СКО случайныхискажений рельефа не превышает значения σ ξ = 0,0075 мкм .НаосновекалибровочныеэтихданныхзависимостипоRK 21 ( d )формулеи(2.56)RI 21 ( d ) ,былиперваярассчитаныизкоторыххарактеризует зависимость отношения значений интенсивностей второго ипервого главных максимумов дифракционной картины от глубины рельефа d сучётом случайных искажений рельефа, а вторая – без учёта случайныхискажений рельефа.

Характеристики

Список файлов диссертации