Оптико-электронный измеритель микроперемещений - Оптико-электронный измеритель микроперемещений - В.В. Баранов, · · · · Профессор БГУИР, Минск, Бровки, В.И. Ильин, · · · · Заведующий лабораторией Института Физики НАН Беларуси, Минск, пр-т Независимости,

Содержание Содержание Общие сведения Общие сведения Состав макета измерителя Состав макета измерителя Устройство и принцип работы Устройство и принцип работы Особенности работы Особенности работы Программа параметризации Программа параметризации Метрологическая оценка Метрологическая оценка Резюме Резюме

Общие сведения Общие сведения Оптико-электронный измеритель микроперемещений предназначен для бесконтактного измерения размеров, перемещения, положения, профиля поверхности изделий и деформации пластин кремния в технологии больших и сверхбольших интегральных схем (БИС и СБИС - VLSIs) Оптико-электронный измеритель микроперемещений предназначен для бесконтактного измерения размеров, перемещения, положения, профиля поверхности изделий и деформации пластин кремния в технологии больших и сверхбольших интегральных схем (БИС и СБИС - VLSIs) - -

Общие сведения Общие сведения Оптико-электронный измеритель микроперемещений относится к классу лазерных - микрометрометров триангуляционного типа (ЛТМ). Макет содержит Макет содержит ЛТМ ЛТМ Штатив с микрометрической подачей предметного столика. Штатив с микрометрической подачей предметного столика.

Состав макета измерителя Состав макета измерителя ЛТМ включает в себя: ЛТМ включает в себя: полупроводниковый лазер мощностью 5 мВт с длиной волны излучения λ = 670 нм, 5 λ = 670 полупроводниковый лазер мощностью 5 мВт с длиной волны излучения λ = 670 нм, 5 λ = 670 конденсорную линзу, обеспечивающую фокусировку лазерного луча на поверхность измеряемого объекта, конденсорную линзу, обеспечивающую фокусировку лазерного луча на поверхность измеряемого объекта, воспроизводящий объектив с фокусным расстоянием 16мм, 16 воспроизводящий объектив с фокусным расстоянием 16мм, 16 корректирующее зеркало, корректирующее зеркало, ПЗС линейку и ПЗС линейку и микропроцессорное устройство обработки измерительной информации и управления ПЗС линейкой и полупроводниковым лазером. микропроцессорное устройство обработки измерительной информации и управления ПЗС линейкой и полупроводниковым лазером. ЛТМ подключается на стандартный порт компьютера, на который также загружается программа отображения измерительной информации. ЛТМ подключается на стандартный порт компьютера, на который также загружается программа отображения измерительной информации.

Устройство и принцип работы Устройство и принцип работы В основу работы микрометра положен принцип оптической триангуляции. Излучение полупроводникового лазера 1 фокусируется объективом 2 на объекте 6. Рассеянное на объекте излучение объективом 3 собирается на CMOS-линейке 4. Перемещение объекта 6 – 6' вызывает соответствующее перемещение изображения. Процессор сигналов 5 рассчитывает расстояние до объекта по положению изображения светового пятна на линейке ' 5 4

Особенности работы Особенности работы ЛТМ подключается к источнику питания и интерфейс в соответствии с рекомендациями разработчика: Затем запускается программа настройки ЛТМ, названная RF60X-SP RF60X-SP Обозначение Обозначение Контакты DB9F DB9F Контакты DB9F DB9F Power U+ U+ Power U - U – TXD TXD 2 RXG RXG 3 Grd Grd 5

Программа параметризации Программа параметризации Программное обеспечение RF60Х-SP предназначено для:RF60Х-SP тестирования и демонстрации работы ЛТМ; тестирования и демонстрации работы ЛТМ; настройки параметров ЛТМ; настройки параметров ЛТМ; приема и накопления данных; приема и накопления данных; После запуска программы появляется рабочее окно окно

Программа параметризации Программа параметризации В строке "UART Baud Rate" выбираем скорость, на которой работает ЛТМ (начальная установка – 9600 бит/с), "UART Baud Rate" ] 9600 / (начальная установка – 9600 бит/с), "UART Baud Rate" ] 9600 / В строке "COM Number" выбираем номер порта RS232 персонального компьютера, к которому ЛТМ подключён, "COM Number" RS232 компьютера, к которому ЛТМ подключён, "COM Number" RS232 Строка "Net Number of Device" определяет сетевой адрес ЛТМ (начальная установка – "1"), "Net Number of Device" -1 установка – "1"), "Net Number of Device" -1 При нажатии на кнопку "Connect" RF60Х-SP попытается наладить связь с ЛТМ с параметрами, заданными в вышеперечисленных строках. Если связь не установлена, выдается сообщение об отсутствии связи. "Connect" RF60Х-SP связь не установлена, выдается сообщение об отсутствии связи. "Connect" RF60Х-SP

Программа параметризации Программа параметризации При успешном соединении: При успешном соединении: 1) в строке "Device Type" индицируется тип ЛТМ; "Device Type" 1) в строке "Device Type" индицируется тип ЛТМ; "Device Type" 2) в строке "Serial Number" - серийный номер ЛТМ ; "Serial Number" 2) в строке "Serial Number" - серийный номер ЛТМ ; "Serial Number" 3) в строке "Base Distance" - базовое расстояние ЛТМ; " Base Distance " 3) в строке "Base Distance" - базовое расстояние ЛТМ; " Base Distance " 4) в строке "Measuring Range" индицируется рабочий диапазон ЛТМ, и окно трансформируется к следующему виду: "Measuring Range" окно трансформируется к следующему виду: "Measuring Range"

Программа параметризации Программа параметризации После успешной установки связи проверяем работоспособность прибора: Устанавливаем объект в области рабочего диапазона ЛТМ. ЛТМ. Нажатие кнопки "Measure« выводит на панель индикации и панель "Oscillosco pe результаты измерения положения объекта. (Ось X – время (режим выборки по времени), либо номер отсчета (режим выборки по внешнему входу), Y – координата). При этом реализуется тип запроса 06h.Measure (X – ( ), ( ), Y – ) "Oscilloscope 06h 06h.Measure (X – ( ), ( ), Y – ) "Oscilloscope 06h Нажатие кнопки "Stream start « включает измерения в режиме выборки по времени в соответствии с установленным параметром Sampling Period. При этом реализуется тип запроса 07h.Stream start Sampling Period h.Stream start Sampling Period 067 Перемещая объект в области рабочего диапазона, наблюдаем изменение показаний. изменение показаний.

Программа параметризации Программа параметризации Нажатие кнопки "Stop"/"Stream stop останавливает передачу данных. "Stop"/"Stream stop / "Stop"/"Stream stop / Данные, поступающие от ЛТМ, накапливаются и сохраняются в кольцевом буфере размером измерений Левой клавишей мыши можно изменять масштаб графика, правой – перемещать график в области просмотра. Нажатие правой клавиши вызывает меню "Сохранение данных в файл".

Метрологическая оценка Метрологическая оценка В результате проведения калибровки и тестирования лазерного микрометра получен график распределения погрешности измерения на рабочем диапазоне. Из графика видно, что Из графика видно, что погрешность измерения не превышает ± 3,3 мкм, что соответствует Техническим Требованиям к приборам данного класса. ± 3.3 ± 3.3

Резюме Резюме Оптико-электронный измеритель микроперемещений предназначен для бесконтактного измерения размеров, перемещения, положения, профиля поверхности изделий и деформации пластин кремния в технологии БИС и СБИС. Оптико-электронный измеритель микроперемещений предназначен для бесконтактного измерения размеров, перемещения, положения, профиля поверхности изделий и деформации пластин кремния в технологии БИС и СБИС. - - Измеритель относится к классу лазерных микрометров триангуляционного типа, т.к. в основу работы микрометра положен принцип оптической триангуляции. Измеритель относится к классу лазерных микрометров триангуляционного типа, т.к. в основу работы микрометра положен принцип оптической триангуляции. - - Лазерный микрометр подключается на стандартный порт компьютера, на который также загружается оригинальная программа отображения измерительной информации. Лазерный микрометр подключается на стандартный порт компьютера, на который также загружается оригинальная программа отображения измерительной информации. Частота считывания информации составляет 8 кГц, что позволяет определять перемещения быстродвижущихся объектов. Частота считывания информации составляет 8 кГц, что позволяет определять перемещения быстродвижущихся объектов. 8 8 Изготовлен и опробован макет измерителя, погрешность измерения которого не превышает 3,3 мкм во всём диапазоне измерений. Изготовлен и опробован макет измерителя, погрешность измерения которого не превышает 3,3 мкм во всём диапазоне измерений Измеритель имеет невысокую стоимость и может изготавливаться серийно. Измеритель имеет невысокую стоимость и может изготавливаться серийно.