195882. lajstromszámú szabadalom • Elrendezés műszaki felületek interferometrikus síkvizsgálatára
1 195 882 2 A találmány tárgya elrendezés főleg sima, reflektáló műszaki felületek, például félvezetőlapok automatikus sík vizsgálatára. Sima felületek interferometrikus mérésére napjainkban egy sor eljárás és elrendezés ismert. így például ismert a rács-interferométer, amelynek segítségével az effektiv hullámhossz a vizsgálat során tekintélyes mértékben megnövelhető. A vonaltávolság itt a rácsállandó felének felel meg (Birch, K. G., Journal of Physics E, Scientific Instruments 6, (1973), 1045. old.). A megoldás hátránya, hogy alkalmazása a vizsgált felület projektív roncsolódásával jár. Egy másik ismert rács-interferométernél, amelyet főleg szilíciumlapok sík vizsgálatánál alkalmaznak, két szomszédos diffrakciórendszerből származó fénysugár interferenciáját használják fel, ahol a két fénysugár eltérő beesési szögben érkezik a vizsgálandó felületre (Jörisch, W., Feinwerktechnik und Meßtechnik 83 (1975), 199. old., illetve a DE 2 636 211 számú NSZK-beli közrebocsátási irat). Mivel az útkülönbség annak a szögnek a függvénye, amely alatt a fény az interferométeren áthalad, a szuperpozíciónál a fázisok különbségképződése révén a topográfikus érzékenység jelentős variációs lehetőségei adódnak. Zavaróan hatnak azonban a más diffrakciórendszerek hatására létrejövő többszörös szuperpozíciók, és ugyancsak hátrányos az előző megoldáshoz hasonlóan jelentkező roncsolóhatás. Ismert megoldás a főleg acélfelületek síkvizsgálatára használt, úgynevezett „interferoszkóp” is, amelynél a hullámhosszeltolódás ugyancsak sávos incidenciával jön létre (Abramson, N., Optik 20 (1969), 56. old.). Ebben az elrendezésben derékszögű prizmát alkalmaznak, amelynek átfogólapja Fizeau-interferométer referenciafelületéül szolgál. A fény mintegy 45° alatt esik be a prizma átfogólapjára, és közelítőleg sávosan lép ki belőle. A vizsgált felületről való visszaverődés után a fény ismét a prizmába érkezik, és az átfogólappal 45°-ot bezárva, a prizma befogójára merőlegesen távozik. A törés következtében a nyalábkeresztmetszet anamorfotikusan deformálódik, a visszalépésnél pedig ismét ranszformálódik. A projekcióhiba értéke itt csupán\fl. Ez a korábban említett megoldásokhoz képest lényeges előnyt jelent, hiszen ezáltal lehetővé válik, illetőleg leegyszerűsödik a fotoelektromos érzékelés. Hátrány azonban, hogy a keletkező interferogram többsugaras interferogram, amelynél a prizma és a vizsgált felület közötti rés vastagságától függő nemszimmetrikus interferenciasávok adódhatnak. Továbbá, az effektiv hullámhossz a beesési szög, valamint a prizma és a levegő törésmutatójának függvénye. Jóllehet, az effektiv hullámhossz széles határokon belül választható, mégis felmerül a probléma, hogy az interferenciaképek ismert eljárások által történő automatikus érzékelésénél a referenciatükör eltolását széles határokon belül illeszteni kell, mivel a referenciafázis teljes periódussal (2tt) történő áthangolása szükséges. Az interferenciaképek automatikus érzékelésére szolgáló hivatkozott eljárások ismertek például a következő munkákból: Bruning et. al. Appl. Opt. 13 (1974) 2693; Gallagher, J. E. und Herrlott, D. R., illetve a DD 96779 sz. NDK-beli szabadalmi leírás. A találmánnyal célunk elrendezés kialakítása reflektáló műszaki felületek interferometrikus síkvizsgálatára, amellyel vizsgált munkadarabok folyamatos, automatikus szelektálása megoldható, előírt síkvizsgálati követelményeket ki nem elégítő munkadarabok kiválasztása révén. A megoldandó feladat műszaki síkfelületek síkhibáinak közvetlen mérésére alkalmas, számítógéppel összekapcsolható interferométer megvalósítása volt, amelynek segítségével a vizsgált felületre vonatkozó kétsugaras interferogram komplex transzformáció nélkül állítható elő, továbbá a hatásos effektiv hullámhossz a referenciafázis szabályozótagjának változtatása nélkül széles tartományban szabályozható. A kitűzött feladatot azáltal oldottuk meg, hogy műszaki felületek interferometrikus síkvizsgálatára alkalmas elrendezésben, amely derékszögű prizmából és próbafelületből kialakított Fizeau-interferométerből, valamint lézer fényforrásból épül fel, a találmány szerint a lézer sugármenetében A/2-lemezt, majd objektívekből és diafragmából kialakított felbontórendszert rendeztünk el, amely mögött fordítótükröt helyeztünk el, amelyhez a prizmából, valamint a vizsgált próbafelületből kialakított Fizeau-interferométert illesztettük, majd a Fizeau-interferométerből kilépő sugármenetben még egy fordítótükröt helyeztünk el, amelyről visszaverődő sugármenetben Moiré-interferométert rendeztünk el, amely négy objektívbői, továbbá az első két objektív között elhelyezett térfrekvenciaszűrőből, a második és harmadik objektív között elrendezett diffrakciós elemből, valamint a harmadik és negyedik objektív között elhelyezett második térfrekvenciaszűrőből van felépítve. A Moiré-interferométer mögött felületvevőt helyeztünk el, amelyhez analóg/digitális-átalakító csatlakozik, amely a fotoelektromos jelet átalakítja és számítógépbe továbbítja. Az érzékenység szabályozása céljából a fordítótükröket előnyösen a tükörfelület irányában a tükörpár belső tükörélén futó tengely körül ellentétes irányban forgathatóan rendeztük el. A Moiré-interferométer diffrakciós elemét célszerűen rácsként vagy hologramként valósítjuk meg. A fererenciafázis-eltolás céljából a diffrakciós elemet az elem síkjában, a rács-, illetve interferenciavonalakra merőleges irányban eltolhatóan rendeztük el. A diffrakciós elem mozgatása célszerűen számítógéppel összekapcsolt motor segítségével történik. A diffrakciós elem térfrekvenciájához való illesztés céljából a vizsgált próbafelületet a derékszögű prizma átfogólapjával meghatározott szöget bezáróan rendeztük el. A találmány szerinti elrendezés a következőképpen működik: A lézer által kibocsátott sugárnyaláb először áthalad a A/2-lemezen, amely a polarizációirányt az interferométerhez illeszti. A sugárnyaláb ezután a felbontórendszeren áthaladva az első fordítótükörre esik, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
