Zapojení pro korekci naměřených hodnot elipsometrického měření

54 zapojení pro kurekci naměřených hodnot elipsometrického měřenívynález se týká zapojení pro korekci naměřených hodnot ellpsometriokého měření, získané na zařízení s rotujícím analyzátorem, pomocí změřených hodnot skutečně vúhlové rychlosti motoru. vynález se dále týká zařízení pro měření skutečně úhlové rychlosti a obvodu pro určení korekce k naměřeným elipsometrickym hodnotám.Doposud známá řešení používají přesnou stabilízaci otáček motoru. Kolísání otáček motoru je male, ale vzhledem k požadované přesností měření úhlového posuvu optické frekvence, která je dvojnáso-bkem kmitočtu aotáčení motoru, lze řícl, že při kolísání otáčok 0,1 a v nejlepším případě 0,01 0/0 je .přesnost hodnot eliupsometrického měření maximálně 2,5 úhlové minuty.Při zpracování údajů z elipsometrického měření mají hlavní vliv na upřesnost naměřených údan jů chyby způsobené .optickou cesjsou a chyby v elektronické části. Použití stabilizace otáček motoru pro pohyb rotačního analyzátoru řeší uvedený problém, ovšem za cenu požadavku vysoké přesností a stability pohonu.Při regulaci úhlové ryohloistľs vysokou přesností je potřeba motoru, čidla i regulační sou stavy se špíčkovými parametry. Pro vysokuoujppřesnost měření skutečně úhlové rychlosti motoru je vhodné inkreąnentální čidlo, protože vý 215816sledná kvalita korekce .naměřených hodnot elípsometrického měření závisí v první řadě .na kvalitě čidla. Pro přesné uodečítání úhlové rychlosti je pak nutný dostatečně přesný časový normál a stabilita cesty zpracovávající velikost skutečně uhlová rychlosti motoru.Nevýhody řešení stabilizace otáček motoru s vysokou přesností »odstraňuje zapojení pro korekci .naměřených hodnot telipsometrického měření u elipsometru s rotujícím analyzätorem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, žezdroj záření je elektromagnetickou vazbou spo-jen přes vzorek s rotujícím analyzátorem, který je současně spojen s motorem. Motor je dále spojen s inkrementálním čidlem, jehož první výstup je připojen na blok vyhodnocení odchýlky a druhý výstup pak na »druhý vstup vzorkovacího obvodu a druhý vstup bloku korekce, kde blok vyhodnocení odchýlky je připojen na první vstup bloku korekce, jehož výstup je přlpojen na druhý vstup sumátoru. První vstup rotujícího analyzátoru je spojen se vzorkovacím obvodem přes sériové zapojené bloky snímače a dolnofrekvenční filtr. Výstup vzorkovacího obvodu je spojen s anal-ogově digitálním převodníke-m, jehož výstup je připojenvna prvnívstup sumatoru. Výstup sumátoru je spojen s blokem naměřených hodPomocí naměřených hodnot skutečné ühlové rychlosti motoru se provede transformace skutečně naměřených hodnot na hodnoty nové, tj. přesnějši. Měřený průběh vstupního signálu ze snímače je po průchodu dolní propustí, která odstraní ze signálu šum, vzorkován v bodech odpovídajících jednotlivým bodům inkrementálního čidla, nezávisle na skutečně úhlové rychlosti motoru, a kvantován v analogově-digitálním přev-odníku tak, aby mohl být dále zpvracováván číslicově. smyčka vyhodnocení »ühlové rychlosti motoru dodává potřehnou velikost korekční odchylky, která po vynásobení konstantou definuje korekci naměřených hodnot elwipsometrickêho měření po následujícím sečtení změřene a korekční hodnoty je vypočtena přesné hodnota velikosti signálu V daném bodě.Tím je zaručene, že .přesnost zpracování údajů elipsometrického měření bude i při značném,dlouhodobém kolísání úhlově rychlosti dána jenom chybou, s jakou měříme skutečnou úhlovou rychlost motoru.Výhodou tohoto zapojení pro korekci naměřených hodnot elipsometrickeho měření je to, že není nutná vysoce přesná a stabilní regulace otáčení motoru a přitom je přesnost měření,když neuvažujeme optickou cestu, dana chybou,s jakou měříme skutočnou úhlovou rychlost motoru. rNa výkresu je znázorněno blokové schéma zapojení pro korekci naměřených hodnot elipsometrického měření podle vynálezu.Zdroj záření 1 je elektromagnetickou vazbou spojen přes vzorek 13 s rotujícím analyzátorem 2, který je současně spojen s motorem 7. Motor 7 je dále spojen s inkrementálním čidlem 8, jehož první výstup je připojen na blok vyhodnocení odchýlky l a druhý výstup .pak na druhý vstup vzorkovacího obvodu 5 a druhý vstup bloku korekce 10, kde blok vyhodnocení odchýlky 9 je připojen na první vstup bloku korekce 1 D,jehož výstup je připojen na druhý vstup sumátoru 11. První vstup rotujĺcího analyzátoru 2 je spojen se vzorkovacím obvodem 5 přes sěriově zapojené bloky snímače 3 a dolnofrekvenční filtr 4. Výstup vzorkovacího obvodu 5 je spojen s analogově digitálním převodníkem li, jehož výstup je připojen na první vstup sumátoru 11,přičemž výstup sumátoru 11 je spojen s blokem naměřených hodnot 12.Zdroj záření 1 vysílá elektnomagnetické záření, které po odrazu od vzorku 13 prochází přes rotující analyzátor 2, jehož pohyb je určen moçtorem 7 na snímač 3, který provede přeměnů na elektrický signál a po zpracování V dolnofrekvenčním filtru 4 přichází do vzorkovaciho obvodu 5, kde se provádí zapamatování okamžité hodnoty až -do příchodu dalšího vzorkovacího pulsu. Za vzorkovacím obvodem jejzařazen analogově digitální převodník 6, který zajistí převod naměřených hodnot do číslicové formy. Skutečná úhlová rychlost motoru 7 ,se snímá inkrementálním čidlem B, které ovláda vzorkovací obvod 5a blok korekce 10. Blok korekce ltldostává údaj o pořadívzorků z inkrementálniho čidla 8 a souč~as~ně hodnoty velikosti odchýlky od doby referenční otáčky z bloku vyhodnocení odchýlky 9. Po výpočtu korekce podle vztahu 1 V bloku korekce 10 se v sumátoru 11 provede sečtení s číslicovým údajom z HIHIHIOgOVĚ digitálniho převodníku 6 a na vstupu bloku naměřených hodnot 12 jsou už správné vý-sledky.Výše popsaným řešením lze zvýšivt ídosažitelnou přesnost měření až o dva řády, takže výsledná přesnost měření pak závisí jen na kvalitě optické informační cesty, tedy na parametrechmechanických parametrech optické cesty a nakonec na kvalitě snímače. Dále jsou uvedeny vztahy platné pro výpočet korekce. A.sinQtĺA.sinmti-A.coswti. 2 Lr časová konstanta dolnowfrekvenčního filtruT doba referenční otáčky dT odchýlka od doby referenční otáčkyoznačení vzorkovacích bodů A . sin Q t - opravená hodnota, kde a, § 24Při elipsometrickém měření se měří fázový úhel vzhledem k referenčnímu bodu. Pokud dojde při měření ke kolísání kmitočtu, pak se tato chyba způsobené vlivem fázového posuvu v Idolní propustí přičítá k naměřeným hodnotám. Velikost chyby je dana vztahem. 2 T 2 dT ( ) Pokud chceme naměřený průběh posunout o tuto velikost dçy, použijeme vztahuZa předpvokladu sin 99 á q a C 059 1 4dostaneme po úpravách vztah 1.Například Při použití motoru bez regulace se setrvačníkem, který zajistí maximální kolísání úhlové rychlosti motoru menší než 1 0/0 během měření, lze pak dosáhnout všech podmínek pro platnost 1, a tím i možnost korekce naměřených hodnot elipsometrického měření. Volíme 1, A.A po dosažení výsledku předchozího vztahu T z17,9 ms dostaneme n 3600 otáček za minutu. Za výše uvedených předpokladů jsme došlik závěru, že pro hodnotu menší než 3600 ot/minlze použít zapojení pro korekci nameřených hodnot elipsometrického měření podle vynálezu.Popsané zapojení pro korekci naměřených hodnot elipsometrického měření je vhodné pro elipsometry s rotujícím enalyzátorem, které mají dosáhnout vysokě přesností, ale nemají vysoce stabilní rychlost motoru. Způsob určení korekce a zařízení pro zpracování korekce pro dosažení vyšší přesností měření lze s výhodou použít u všech měření, kde se provádí zpracování periodických signálů.zapojení pro korekci naměřených hodnot elipsometrického měření, vyznačené tím, že zdroj záření l e elektromagnetickou vazbou spojen přes .vzorek 13 s rotujícím analyzátorem 2,který je současně spojen s motorem 7, přičemž motor 7 je »dále spojen s ínkrementálním čidlem 8, jehož první Výstup je připojen na blok vyllodnocení odchylky 9 a druhý výstup pak na druhý vstup vzorkovacího obvodu 5 a druhý vstup bloku korekce 10, kde blok vyhodnoCení dT 9 je připojen na první vstup bloku ko rekce 10, jehož výstup je připojen na druhý vstup sumátoru 11, přičemž první vstup rotujícího analyzátoru 2 je spojen se vzorkovacím o-bvodem 5 přes sériové zapojené bloky snímače 3 a dolnofrekvenční filtr 4, a kde výstup vzorkovacího obvodu 5 je spovjen s analogově digitálním převxodníkem 6, jehož výstup je připojen na první vstup sumát-oru 11, přičemž výstup sumátoru 11 je spojen s blokem náměřených hodnot 12.