ES2908695T3

ES2908695T3 - Procedimiento y sistema para la medicion optica de topografia tridimensional

Info

Publication number: ES2908695T3
Application number: ES16889639T
Authority: ES
Inventors: Guoheng Zhao; Der Burgt Maarten Van; Sheng Liu; Andy Hill; Greeve Johan De; Gils Karel Van
Original assignee: KLA Tencor Corp
Current assignee: KLA Corp
Priority date: 2016-02-01
Filing date: 2016-11-04
Publication date: 2022-05-03
Anticipated expiration: 2036-11-04
Also published as: JP6846441B2; KR20180101612A; PH12018501598A1; CN113607088A; EP3998477B1; SG10201912769PA; TW202127008A; PT3411695T; MY196634A; WO2017136011A3; EP3998477A1; JP2021081446A; US10634487B2; TW201732263A; EP3411695A4; CN113607088B; TWI723129B; MY208359A; EP3411695B1; CN108603848B

Abstract

Un procedimiento para la medición topográfica tridimensional óptica de una superficie (21) de un objeto (2), el procedimiento comprendiendo las etapas de: proyectar iluminación con patrón a través de un objetivo (5) sobre la superficie del objeto (21); realizar un movimiento relativo entre el objeto (2) y el objetivo (5), donde una dirección del movimiento relativo incluye un ángulo oblicuo (23) con un eje óptico (51) del objetivo, y donde la superficie pasa a través de un plano focal (52) del objetivo durante el movimiento relativo; y donde la superficie del objeto (21) define un plano de referencia que es paralelo al plano focal (52) del objetivo (5); registrar una pluralidad de imágenes de la superficie a través del objetivo (5) durante el movimiento relativo; derivar la información de altura para una posición respectiva sobre la superficie del objeto de la variación de la intensidad registrada desde la posición respectiva en la pluralidad de imágenes; donde la iluminación con patrón es generada por iluminación incoherente de una máscara de patrón (33), donde la máscara de patrón es una rejilla, donde la rejilla es una rejilla flameada; y donde, para la iluminación con patrón, se usan solamente un orden de difracción 0 y un orden difractado, que surge de la máscara del patrón, ambos órdenes de difracción teniendo la misma intensidad.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento y sistema para la medición óptica de topografía tridimensional

REFERENCIA A SOLICITUDES RELACIONADAS

Esta solicitud reivindica la prioridad de la solicitud provisional de EE. UU. 62/289,889, depositada el 1 de febrero de 2016.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere a un procedimiento y un sistema para la medición topográfica tridimensional (3D) de la superficie de un objeto, donde se proyecta una iluminación con patrón sobre la superficie del objeto a través de un objetivo y se obtiene información sobre la altura de la superficie a partir de imágenes de la superficie registrada durante un movimiento relativo entre el objeto y el objetivo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En varias áreas de fabricación, se requiere información sobre la topografía de la superficie de un objeto. Un área donde la necesidad de dicha información es particularmente importante es la fabricación de semiconductores, donde los dispositivos semiconductores deben inspeccionarse para garantizar un funcionamiento adecuado. Dicha inspección incluye estructuras específicas que componen los dispositivos en una oblea, pero también entidades como puntos de soldadura, que se requieren para mantener unidos los componentes de un dispositivo. Por ejemplo, un troquelado de una oblea puede ponerse primero en contacto con las clavijas de un chip con una serie de puntos de soldadura. A continuación, el chip puede ponerse en contacto con un circuito externo mediante bolas de soldadura. Para garantizar la calidad, se deben inspeccionar las alturas de los puntos de soldadura y las bolas de soldadura con respecto al sustrato antes de completar la soldadura.

Son bien conocidos en la técnica varios procedimientos para mediciones topográficas en 3D. Entre estos procedimientos se encuentran la interferometría de luz blanca, la microscopía confocal, los procedimientos basados en iluminación estructurada y la triangulación láser con visión estéreo. Todos estos procedimientos tienen sus ventajas y desventajas específicas.

La interferometría de luz blanca es capaz de proporcionar información de altura de muy alta precisión. La superficie se mueve en el interferómetro en etapas más pequeñas que una longitud de onda; por lo tanto, al inspeccionar dispositivos semiconductores, es necesario tomar y procesar un gran número de cuadros de la superficie, ya que las etapas deben extenderse en un intervalo comparable con la variación de altura que se produce en la superficie.

Tanto la microscopía confocal como los procedimientos basados en iluminación estructurada requieren una óptica de microscopio bastante estándar. Ambas estrategias son más adecuadas para inspeccionar la topografía de la superficie a la escala de los dispositivos semiconductores típicos. Si bien la microscopía confocal generalmente brinda una mejor resolución de altura que los procedimientos basados en iluminación estructurada, también requiere una configuración óptica más complicada y costosa.

El concepto básico de los procedimientos basados en iluminación estructurada es proyectar un patrón, por ejemplo, una rejilla, sobre la superficie del objeto. Hay dos estrategias generales.

Para un sistema de formación de imágenes con una apertura numérica (NA) baja, por ejemplo, por debajo de 0,1, para el cual es posible una mayor distancia de trabajo y una mayor profundidad de enfoque, el patrón se puede proyectar sobre la superficie en un ángulo con respecto al eje óptico de formación de imágenes. Tal disposición es similar a la triangulación láser, ya que se utiliza el cambio de fase de la franja en lugar del cambio de posición de una línea de iluminación para extraer la altura de la superficie. Esta estrategia también se conoce como procedimiento de proyección de franjas de cambio de fase.

En el caso de un sistema de formación de imágenes con NA mayor, por encima de 0,1, ni la proyección oblicua ni la formación de imágenes oblicua se implementan fácilmente, ya que tanto la profundidad de enfoque como la distancia de trabajo son limitadas. Aquí, en cambio, el patrón, por ejemplo, una rejilla, se proyecta sobre la superficie a través de la óptica de formación de imágenes, y el eje óptico de la óptica de formación de imágenes es normal a la superficie del objeto, más precisamente al plano definido por la extensión macroscópica general de la superficie. Debido a esta disposición, la información de altura no se puede extraer del cambio de fase marginal; en cambio, la información de altura se puede obtener moviendo el objeto en una dirección paralela al eje óptico y encontrando el cambio de posición a lo largo de esta dirección en la que el contraste de patrón proyectado es el máximo.

Existe una similitud entre esta configuración y un microscopio confocal, pero la óptica es más simple y no requiere óptica de relé. Sin embargo, se requiere una tasa de datos más alta, ya que extraer el contraste de la imagen del patrón requiere tres o más fotogramas para cada posición de altura.

Un ejemplo de dicha estrategia, de iluminación estructural normal para la superficie, se puede encontrar en la patente de los EE. UU. 8.649.024 B2, otorgada para la solicitud 13/309.244. Un patrón es generado por un modulador de luz espacial (SLM) y proyectado sobre la superficie de un objeto a lo largo de un eje óptico de un objetivo de formación de imágenes. El objeto se mueve en relación con el objetivo a lo largo del eje óptico, mientras que el SLM modula el patrón proyectado y se graba una pluralidad de imágenes. El contraste máximo del patrón proyectado en una posición particular en la superficie produce información de altura para la posición respectiva.

Cuál de los procedimientos para la medición de topografía 3D mencionados anteriormente sea el mejor depende de los requisitos de la aplicación de medición específica. Para la inspección de dispositivos semiconductores, algunos requisitos clave son: una resolución en el plano definido por la extensión macroscópica de la superficie de unos pocos pm, una repetibilidad de posicionamiento del objeto a lo largo de una dirección normal a este plano de menos de 1 pm, un intervalo total de movimiento a lo largo de esta dirección normal de unos cientos de pm. En vista de esto, los procedimientos basados en iluminación estructurada parecen ser los más adecuados para la inspección de dispositivos semiconductores mediante mediciones topográficas en 3D. Las configuraciones de los sistemas pertinentes pueden cubrir un amplio intervalo tanto de resolución en el plano de la superficie como de repetibilidad normal al plano, y los procedimientos logran un amplio intervalo de movimiento relativo a lo largo de la dirección normal. La óptica es comparativamente simple y de bajo costo, la configuración de iluminación y formación de imágenes a lo largo de la dirección normal es adecuada para una amplia variedad de tipos de superficies, incluidas superficies con reflejo predominantemente especular y superficies con reflejo predominantemente difuso. En particular, con respecto a la inspección de puntos de soldadura, una NA más grande produce una mayor cantidad de píxeles utilizables en la parte superior esférica del punto, de puntos más pequeños.

Si bien el concepto básico de iluminación estructurada descrito anteriormente y ejemplificado en la patente citada, US 8.649.024 B2, logra la precisión y exactitud requeridas, un problema no resuelto es cómo lograr estas características requeridas y al mismo tiempo cumplir con los requisitos de rendimiento cada vez mayores a un costo preferiblemente bajo, además de una manera que sea escalable. Por ejemplo, el modulador de luz espacial de la patente citada US 8.649.02482, utilizado para generar la iluminación con patrón, es costoso, pero no tiene la resolución ni el número de píxeles para cubrir un gran campo de visión, que, sin embargo, sería esencial para un mayor rendimiento.

Ishihara Metal: "THREE-DIMENSIONAL SURFACE MEASUREMENT USING GRATING PROJECTION METHOD BY DETECTING PHASE AND CONTRAST.", 1999-01-01, XP000913843.

KLAUSE KORNER Y COL.: "One-grating projection for absolute three-dimensional profiling", 2001-08-01, XP002505180.

El documento EP2437027 describe un dispositivo y un procedimiento para el mapeo óptico tridimensional de una muestra.

El documento US2012140243A1 describe procedimientos de caracterización de superficies sin contacto usando iluminación modulada y dispositivos configurados para realizar lo mismo.

El documento DE 10321 888 se refiere a un procedimiento de metrología óptica 3D en el que se genera un patrón estructurado sobre la superficie de un objeto y los píxeles virtuales resultantes se miden con un interferograma de luz blanca.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Es un objeto de la invención proporcionar un procedimiento para la medición topográfica tridimensional de una superficie de un objeto, que se implementa fácilmente, proporciona suficiente resolución en el plano y repetibilidad a lo largo de la dirección normal, y es escalable.

Es un objeto adicional de la invención proporcionar un sistema para la medición topográfica tridimensional de una superficie de un objeto, que se implementa fácilmente, proporciona suficiente resolución en el plano y repetibilidad a lo largo de la dirección normal, y es modular y compacto para poder ser escalable.

El objeto relacionado con el procedimiento se consigue mediante un procedimiento según la reivindicación 1.

El objeto relacionado con el sistema se consigue mediante un sistema según la reivindicación 4.

En el procedimiento según la invención para la medición topográfica tridimensional óptica de una superficie de un objeto, se proyecta una iluminación con patrón a través de un objetivo sobre la superficie del objeto. Se realiza un movimiento relativo entre el objeto y el objetivo. Una dirección de este movimiento relativo incluye un ángulo oblicuo con un eje óptico del objetivo. La superficie del objeto pasa por un plano focal del objetivo durante el movimiento relativo; el eje óptico del objetivo es perpendicular al plano focal. Durante el movimiento relativo, una pluralidad de imágenes de la superficie se registra a través del objetivo. El patrón de la iluminación con patrón se enfoca en el mejor de los casos en el plano focal del objetivo; en planos paralelos al plano focal, pero desplazados del plano focal a lo largo del eje óptico, el patrón está desenfocado. En una imagen de la superficie, aquellas partes de la superficie que están en el plano focal aparecen mejor enfocadas en la imagen; partes de la superficie que no están en el plano focal aparecen desenfocadas. Un patrón en la superficie con el mejor enfoque, también reflejado con el mejor enfoque, tiene un alto contraste, mientras que un patrón en la superficie desenfocado, también reflejado con la imagen desenfocada, tiene un contraste reducido en una imagen grabada de la superficie. Esta dependencia del contraste de la posición de partes de la superficie a lo largo del eje óptico conduce a una variación de la intensidad registrada de estas partes de la superficie del objeto durante el movimiento relativo. La información de altura para una posición respectiva sobre la superficie del objeto se deriva de la variación de la intensidad registrada desde la posición respectiva en la pluralidad de imágenes.

La altura de una posición en la superficie se refiere a la distancia de la posición desde el plano de referencia a lo largo de una dirección normal al plano de referencia. Típicamente, el plano de referencia se define por la extensión macroscópica de la superficie; por ejemplo, una oblea fabricada lleva una pluralidad de estructuras microscópicas en su superficie, sin embargo, macroscópicamente, esta superficie aparece como una superficie plana y, por consiguiente, define un plano. Mientras se realiza el procedimiento, el plano de referencia, si el objeto está correctamente alineado, es paralelo al plano focal del objetivo. Las alturas de todas las posiciones en la superficie dan la topografía de la superficie. Debido al ángulo oblicuo entre la dirección del movimiento relativo y el eje óptico del objetivo, la posición del patrón de iluminación con patrón en relación con la superficie del objeto cambia durante el movimiento relativo. Esto evita la necesidad de modular por separado el patrón, como es necesario en los procedimientos de la técnica anterior de iluminación estructurada o con patrón, y por consiguiente hace que el procedimiento sea más fácil de implementar. El movimiento relativo entre el objeto y el objetivo, en el transcurso del movimiento relativo, provoca una modulación de la intensidad de la luz que incide sobre cualquier posición específica de la superficie a medir. Esta modulación, por un lado, se debe al movimiento relativo entre el patrón de la iluminación proyectada y la superficie, que acabamos de analizar anteriormente, pero, lo que es más importante, contiene una contribución adicional debido al cambio de contraste del patrón en la posición específica, a medida que el objeto se mueve en relación con el objetivo. A su vez, esto conduce a una modulación de la intensidad de la luz registrada desde la posición respectiva en la pluralidad de imágenes. La altura para cada posición respectiva se deriva de esta modulación de la intensidad de la luz registrada. La posición respectiva del objeto a lo largo del eje óptico, por ejemplo, expresada como la posición en el eje óptico donde el plano de referencia cruza el eje óptico, donde cada una de la pluralidad de imágenes ha sido registrada respectivamente, es información utilizada en el análisis para obtener la información de la altura.

En una realización ventajosa, particularmente adecuada para la ejecución del procedimiento y el análisis de datos por ordenador, cada una de la pluralidad de imágenes se graba como una imagen digital, en otras palabras, como una matriz de píxeles. Cada una de las imágenes, mediante procesamiento digital de imágenes, se desplaza de manera que una posición dada en la superficie del objeto corresponde a un mismo píxel en la matriz de píxeles para todas las imágenes de la pluralidad de imágenes. Este desplazamiento compensa el desplazamiento entre el objetivo y el objeto en un plano perpendicular al eje óptico del objetivo, dicho desplazamiento se debe al ángulo oblicuo del movimiento relativo entre el objeto y el objetivo. De esta manera, la modulación de la intensidad de la luz registrada desde una posición específica en la superficie del objeto es monitorizada por los valores que, un píxel específico de la matriz, que representa la posición en la superficie en todas las imágenes registradas después del cambio, asume en varias imágenes de la pluralidad de imágenes. En función del número de píxeles de la matriz, es decir, de la imagen digital, y de los requisitos de resolución, los valores de más de un píxel pueden combinarse, por ejemplo, sumando o promediando, y puede considerarse que el resultado corresponde a la intensidad de luz registrada desde la posición respectiva en la superficie del objeto para el curso posterior del procedimiento. Hacer un promedio de varios píxeles reduce el ruido. Por ejemplo, los valores de una matriz NxN de píxeles se pueden promediar con, por ejemplo, N=2, 3, 4 o 5.

La iluminación con patrón se genera mediante la iluminación incoherente de una máscara de patrón. La máscara de patrón es una rejilla. Más específicamente, la rejilla puede ser una rejilla de amplitud o una rejilla de fase. Los ejemplos no reivindicados de geometría de rejilla que se pueden usar son una rejilla de líneas, una rejilla sinusoidal o una rejilla de líneas cruzadas. La rejilla es una rejilla flameada. Como ejemplos adicionales no reivindicados, la máscara de patrón puede tener un patrón de tablero de ajedrez o una matriz de agujeros de alfiler, sin limitarse a estas opciones. Cualquier patrón conocido en la técnica para generar iluminación estructurada también es adecuado para el procedimiento según la invención. La rejilla preferiblemente es mecánica, por ejemplo, una lámina de metal grabada o un sustrato de vidrio revestido de metal, como cromo (Cr) sobre vidrio.

En principio, también podría considerarse un modulador de luz espacial para generar la iluminación con patrón. Sin embargo, se prefiere una rejilla o máscara de patrón por varias razones: las rejillas están disponibles en resoluciones considerablemente más altas que los moduladores de luz espacial y no están limitadas por el número de píxeles; esto es ventajoso tanto en términos de resolución en el plano perpendicular al eje óptico como en términos de campo de visión. El recuento de píxeles disponible, así como el previsto, para los moduladores de luz espacial está muy por debajo del recuento de píxeles de las cámaras, por ejemplo, cámaras basadas en CMOS, que pueden usarse para grabar imágenes digitales de la superficie del objeto según el procedimiento inventivo. Esto significa que, aquí, un modulador de luz espacial sería la limitación dominante y, por consiguiente, debería evitarse. Además, los moduladores de luz espacial capaces de producir una modulación de una determinada longitud de onda mínima (limitada por el recuento de píxeles) son mucho más caros que las rejillas con una distancia de órdenes de magnitud menor entre las líneas vecinas de las rejillas.

Para mejorar el contraste de la iluminación con patrón proyectada sobre la superficie del objeto, la iluminación con patrón se genera ventajosamente de modo tal que solo contenga un orden de difracción 0 y un orden difractado, por ejemplo, un 1er orden de difracción, con las mismas intensidades. Esto se logra mediante el uso de una rejilla flameada.

Las etapas del procedimiento inventivo, descritas anteriormente en general y con respecto a realizaciones específicas, pueden realizarse ventajosamente en paralelo en una pluralidad de objetos. De esta manera se puede aumentar el rendimiento; como el procedimiento es más fácil de implementar que los procedimientos de la técnica anterior, este aumento en el rendimiento también se puede lograr fácilmente y a un costo comparativamente bajo.

En otra realización general del procedimiento según la invención para la medición topográfica tridimensional óptica de una superficie de un objeto, se proyectan de manera alterna una iluminación con patrón y una iluminación uniforme a través de un objetivo sobre la superficie del objeto. Por consiguiente, hay intervalos de tiempo durante los cuales la superficie del objeto se ilumina con iluminación con patrón e intervalos de tiempo durante los cuales la superficie del objeto se ilumina con iluminación uniforme.

Se realiza un movimiento relativo entre le objeto y el objetivo. Una dirección del movimiento relativo incluye un componente a lo largo de un eje óptico del objetivo; la superficie pasa a través de un plano focal del objetivo durante el movimiento relativo. El eje óptico es perpendicular al plano focal. Durante el movimiento relativo, una pluralidad de imágenes de la superficie se registra a través del objetivo. La información de altura para una posición respectiva sobre la superficie del objeto se deriva de la variación de la intensidad registrada desde la posición respectiva en la pluralidad de imágenes.

La altura de una posición en la superficie se refiere a la distancia de la posición desde el plano de referencia a lo largo de una dirección normal al plano de referencia. Típicamente, el plano de referencia se define por la extensión macroscópica de la superficie; por ejemplo, una oblea fabricada lleva una pluralidad de estructuras microscópicas en su superficie, sin embargo, macroscópicamente, esta superficie aparece como una superficie plana y, por consiguiente, define un plano. Mientras se realiza el procedimiento, el plano de referencia, si el objeto está correctamente alineado, es paralelo al plano focal del objetivo. Las alturas de todas las posiciones en la superficie dan la topografía de la superficie. La posición respectiva del objeto a lo largo del eje óptico, por ejemplo, expresada como la posición en el eje óptico donde el plano de referencia cruza el eje óptico, donde cada una de la pluralidad de imágenes ha sido registrada respectivamente, es información utilizada en el análisis para obtener la información de la altura.

De la pluralidad de imágenes grabadas durante el movimiento relativo entre el objeto y el objetivo, algunas imágenes se graban bajo iluminación uniforme y algunas imágenes se graban bajo iluminación con patrón. En una realización, las imágenes de la pluralidad de imágenes grabadas bajo iluminación uniforme se usan para obtener información de altura para una estructura especular en la superficie, y las imágenes de la pluralidad de imágenes grabadas bajo iluminación con patrón se usan para obtener información de altura para porciones de la superficie entre estructuras especulares. Por ejemplo, las estructuras especulares pueden ser puntos de soldadura en la superficie. La información de altura sobre los puntos de soldadura se deriva, a continuación, de las imágenes registradas bajo iluminación uniforme, y la información de altura sobre la superficie entre los puntos de soldadura se deriva de las imágenes registradas bajo iluminación con patrón. En una realización específica, la información de altura para las estructuras especulares, como por ejemplo los puntos de soldadura, se deriva del tamaño de una imagen de la parte superior de la estructura especular. Este tamaño varía entre las imágenes registradas bajo iluminación uniforme, variación que también constituye una variación de intensidad para los píxeles de la imagen que representan la parte superior de las diversas imágenes. La posición de la parte superior de la estructura especular a lo largo del eje óptico del objetivo puede derivarse de esta variación de tamaño y, por consiguiente, puede obtenerse indirectamente información sobre la altura de la estructura especular. En el mejor enfoque, es decir, cuando la parte superior de la estructura especular está en el plano focal, el tamaño de la imagen de la porción superior es el más pequeño. Como alternativa, la información de altura para una estructura especular se puede obtener a partir de la intensidad máxima de píxel en el transcurso del movimiento relativo. La intensidad registrada desde la parte superior de la estructura especular y, por consiguiente, también el valor del píxel correspondiente a la parte superior de la estructura especular, es mayor si la parte superior de la estructura especular está en el plano focal del objetivo.

En realizaciones específicas, la dirección del movimiento relativo es paralela al eje óptico del objetivo. En estas realizaciones, en el caso de imágenes digitales, en particular no hay necesidad de un desplazamiento, como se mencionó anteriormente, de las imágenes registradas, ya que no hay desplazamiento del objeto perpendicular al eje óptico del objetivo. Un píxel dado en la matriz de píxeles de las imágenes digitales registradas corresponderá a la misma posición en la superficie del objeto sin tal cambio.

El contraste del patrón de la iluminación con patrón en las imágenes grabadas de la superficie del objeto bajo la iluminación con patrón varía en el transcurso del movimiento relativo, ya que depende de la posición de cualquier parte de la superficie de la imagen o de la posición que la imagen tiene en la superficie a lo largo del eje óptico del objetivo. El contraste es mejor si dicha parte de la superficie o posición en la superficie está en el plano focal del objetivo. Por lo tanto, la información de altura sobre la parte de la superficie o la posición sobre la superficie se puede derivar del contraste del patrón en la pluralidad de imágenes.

En realizaciones con iluminación alterna, también, la iluminación con patrón es generada por iluminación incoherente de una máscara de patrón. La máscara de patrón es una rejilla. Más específicamente, la rejilla puede ser una rejilla de amplitud o una rejilla de fase. Los ejemplos no reivindicados de geometría de rejilla que se pueden usar son una rejilla de líneas, una rejilla sinusoidal o una rejilla de líneas cruzadas. La rejilla es una rejilla flameada. Como ejemplos adicionales no reivindicados, la máscara de patrón puede tener un patrón de tablero de ajedrez o una matriz de agujeros de alfiler, sin limitarse a estas opciones. La rejilla preferiblemente es mecánica, por ejemplo, una lámina de metal grabada o un sustrato de vidrio revestido de metal, como cromo (Cr) sobre vidrio.

Además, y en analogía con las realizaciones solo con iluminación con patrón, para mejorar el contraste de la iluminación con patrón proyectada sobre la superficie del objeto, la iluminación con patrón se puede generar ventajosamente de manera tal que solo contenga un orden de difracción 0 y un orden difractado, por ejemplo, un 1er orden de difracción con las mismas intensidades. Esto se logra mediante el uso de una rejilla flameada.

En cuanto a las realizaciones con iluminación con patrón solamente, las etapas del procedimiento se pueden realizar ventajosamente en paralelo en una pluralidad de objetos. De esta manera se puede aumentar el rendimiento; como el procedimiento es más fácil de implementar que los procedimientos de la técnica anterior, este aumento en el rendimiento también se puede lograr fácilmente y a un costo comparativamente bajo.

Un sistema según la invención para la medición topográfica tridimensional óptica de una superficie de un objeto comprende una fuente de iluminación con patrón, un objetivo, un detector y medios para realizar un movimiento relativo entre el objetivo y el objeto.

El objetivo está dispuesto para dirigir el patrón de iluminación a la superficie del objeto, y también está dispuesto para generar una imagen de la superficie del objeto en el detector, que a su vez está dispuesto y configurado para registrar una pluralidad de imágenes de la superficie del objeto. El detector puede ser, por ejemplo, parte de una cámara, configurada para grabar imágenes digitales. El detector puede estar basado, por ejemplo, en tecnología CMOS o CCD. Los medios para realizar un movimiento relativo entre el objetivo y el objeto están configurados de manera que una dirección del movimiento relativo incluye un ángulo oblicuo con un eje óptico del objetivo. Por lo tanto, es suficiente implementar medios que sean capaces de realizar un movimiento relativo de traslación unidimensional entre el objetivo y el objeto. No hay necesidad, como en el estado de la técnica, de mover, por ejemplo, el objeto a lo largo de un eje óptico de un objetivo utilizado para formar imágenes de la superficie del objeto y, además, por ejemplo, de modular la iluminación con patrón, ya sea utilizando un modulador de luz o moviendo adicionalmente una rejilla.

La fuente de iluminación con patrón incluye una fuente de luz y una máscara de patrón. La fuente de luz es una fuente de luz incoherente, por ejemplo, uno o varios diodos emisores de luz (LED).

En ejemplos no reivindicados, la máscara de patrón, sin limitarse a ello, tiene un patrón de tablero de ajedrez o una matriz estenopeica. También se pueden usar otros patrones conocidos en la técnica para generar iluminación con patrón.

En particular, la máscara de patrón es una rejilla, más específicamente una rejilla de amplitud o una rejilla de fase. La rejilla puede ser, por ejemplo, una rejilla de líneas o una rejilla sinusoidal o una rejilla de líneas cruzadas. La rejilla es una rejilla flameada. La rejilla preferiblemente es mecánica, por ejemplo, una lámina de metal grabada o un sustrato de vidrio revestido de metal, como cromo (Cr) sobre vidrio.

En una realización ventajosa, un divisor de haz está dispuesto de tal manera que tanto una ruta de iluminación entre la fuente de iluminación con patrón y el objetivo, como una ruta de formación de imágenes entre el objetivo y el detector pasan a través del divisor de haz. En particular, el objetivo puede corregirse a un rendimiento limitado por difracción, teniendo también en cuenta la corrección el divisor de haz. De esta manera, se consigue un montaje óptico de alta calidad, mientras que, al mismo tiempo, este montaje es de configuración bastante compacta y sencilla. Como resultado, la configuración se puede realizar como un módulo de bajo costo y varios módulos se pueden combinar en un dispositivo para realizar mediciones topográficas 3D en una pluralidad de objetos en paralelo.

Se obtiene una reducción adicional de los errores de formación de imágenes y, por consiguiente, en última instancia, un aumento en la precisión de la medición colocando la máscara de patrón y el detector en planos conjugados. En otra realización general del sistema para la medición topográfica tridimensional óptica de la superficie de un objeto, el sistema comprende tanto una fuente de iluminación con patrón como una fuente de iluminación uniforme, un objetivo, un detector y medios para realizar un movimiento relativo entre el objetivo y el objeto.

El objetivo está dispuesto para dirigir tanto la iluminación con patrón como la iluminación uniforme a la superficie del objeto y para formar imágenes de la superficie del objeto sobre el detector, que, a su vez, está dispuesto y configurado para registrar una pluralidad de imágenes de la superficie del objeto. El detector puede ser, por ejemplo, parte de una cámara, configurada para grabar imágenes digitales. El detector puede estar basado, por ejemplo, en tecnología CMOS o CCD. Los medios para realizar un movimiento relativo entre el objetivo y el objeto están configurados de manera que una dirección del movimiento relativo incluye al menos un componente a lo largo de un eje óptico del objetivo. El sistema puede configurarse de manera que la fuente de iluminación con patrón y la fuente de iluminación uniforme puedan activarse independientemente una de la otra.

En particular, la máscara de patrón es una rejilla, más específicamente una rejilla de amplitud o una rejilla de fase. La rejilla puede ser, por ejemplo, en ejemplos no reivindicados, una rejilla de líneas o una rejilla sinusoidal o una rejilla de líneas cruzadas. La rejilla es una rejilla flameada. La rejilla preferiblemente es mecánica, por ejemplo, una lámina de metal grabada o un sustrato de vidrio revestido de metal, como cromo (Cr) sobre vidrio.

En una realización ventajosa, un divisor de haz se dispone de manera tal que una ruta de formación de imágenes entre el objetivo y el detector y al menos una de una ruta de iluminación entre la fuente de iluminación con patrón y el objetivo, y una ruta de iluminación entre la fuente de iluminación uniforme y el objetivo pasan a través del divisor de haz. En particular, tanto la ruta de iluminación entre la fuente de iluminación con patrón y el objetivo, como la ruta de iluminación entre la fuente de iluminación uniforme y el objetivo pueden pasar a través del divisor de haz. El objetivo puede corregirse a un rendimiento limitado por difracción, teniendo también en cuenta la corrección el divisor de haz. De esta manera, se consigue un montaje óptico de alta calidad, mientras que, al mismo tiempo, este montaje es de configuración bastante compacta y sencilla. Como resultado, la configuración se puede realizar como un módulo de bajo costo y varios módulos se pueden combinar en un dispositivo para realizar mediciones topográficas 3D en una pluralidad de objetos en paralelo.

Se obtiene una reducción adicional de los errores de formación de imágenes y, por consiguiente, en última instancia, un aumento en la precisión de la medición colocando la máscara de patrón y el detector en planos conjugados.

En una realización, la dirección del movimiento relativo entre el objeto y el objetivo es paralela al eje óptico del objetivo.

Un sistema según la invención generalmente puede incluir o estar conectado a una o varios ordenadores para controlar el sistema y/o realizar análisis de datos relacionados con la medición topográfica tridimensional de la superficie de un objeto. En particular, el sistema puede usarse y controlarse adecuadamente para realizar cualquier realización del procedimiento según la invención. El uno o varios ordenadores pueden ser cualquier aparato de procesamiento de datos conocido adecuado, integrado o no integrado, de un solo procesador, multiprocesador, de un solo núcleo, de múltiples núcleos; varios ordenadores pueden trabajar en paralelo para realizar el control del sistema y/o análisis de datos, y pueden conectarse entre sí y al sistema a través de una conexión local o a través de una red de datos, como Internet.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La naturaleza y el modo de funcionamiento de la presente invención ahora se describirán con más detalle en la siguiente descripción detallada de la invención tomada en conjunto con las figuras de los dibujos esquemáticos adjuntos.

La Figura 1 muestra una realización de un sistema para mediciones topográficas 3D de la superficie de un objeto.

La Figura 2 es una vista esquemática ampliada de la superficie del objeto.

La Figura 3 es una vista superior de la superficie del objeto con un patrón proyectado.

La Figura 4a muestra un objeto de forma escalonada.

La Figura 4b muestra señales de intensidad de luz obtenidas de un objeto como en la Fig. 4a con el procedimiento según la invención.

La Figura 5 ilustra una configuración óptica utilizada en el procedimiento y sistema según la invención.

La Figura 6 muestra el contraste en función de la frecuencia espacial de una rejilla.

La Figura 7 muestra la repetibilidad en función del paso de rejilla.

La Figura 8 muestra una configuración óptica junto con órdenes de difracción.

La Figura 9 muestra la posición de los órdenes de difracción en relación con la pupila de formación de imágenes para la configuración de la Fig. 8.

La Figura 10 muestra una configuración óptica junto con órdenes de difracción.

La Figura 11 muestra la posición de los órdenes de difracción en relación con la pupila de formación de imágenes para la configuración de la Fig. 10.

La Figura 12 muestra una realización de un sistema para mediciones topográficas 3D de la superficie de un objeto.

La Figura 13 ilustra una situación óptica cuando se forman imágenes de un punto de soldadura.

La Figura 14 muestra una secuencia de operaciones de la realización de un sistema para mediciones topográficas 3D de una superficie de un objeto mostrado en la Figura 12.

La Figura 15 muestra cómo se obtienen las medidas de altura a partir de la secuencia de operaciones que se muestra en la Figura 14.

La Figura 16 muestra una relación entre la intensidad de píxel y la posición del punto de enfoque de iluminación en relación con el objeto para una superficie de pequeña curvatura.

La Figura 17 muestra varios ejemplos de máscaras de patrones para generar la iluminación con patrón.

La Figura 18 muestra una realización de un sistema para mediciones topográficas 3D de la superficie de un objeto.

La Figura 19 muestra un módulo óptico para realizar el procedimiento según la invención.

La Figura 20 muestra un sistema para la inspección paralela de objetos plurales.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Los mismos números de referencia se refieren a los mismos elementos o elementos de función similar en las distintas figuras. Además, en las figuras sólo se muestran los números de referencia necesarios para la descripción de la figura respectiva. Las realizaciones mostradas representan solo ejemplos de cómo se puede llevar a cabo la invención. Esto no debe considerarse como una limitación de la invención.

La Figura 1 muestra una realización de un sistema 1 para mediciones topográficas 3D de una superficie 21 de un objeto 2. El sistema 1 tiene una fuente de iluminación con patrón 3; en la realización que se muestra, la fuente de iluminación con patrón 3 tiene una fuente de luz 31, por ejemplo, uno o varios LED, una óptica de condensador 32 y una máscara de patrón 33. La iluminación, con patrón, de la superficie 21 del objeto 2 se genera proyectando la máscara de patrón 33 sobre la superficie 21. Más precisamente, en la realización que se muestra, la luz de la fuente de luz 31, después de pasar el condensador 32 y la máscara de patrón 33, llega al divisor de haz 4, que dirige al menos una parte de la luz hacia el objetivo 5, a través del cual la luz llega a la superficie 21 del objeto 2. A continuación, la luz de la superficie 21 atraviesa el objetivo 5 y llega al divisor de haz 4, que dirige una porción de la luz de la superficie 21 a un detector 61 que, como se muestra aquí, puede ser parte de una cámara 6. El objetivo 5 define un eje óptico 51 y un plano focal 52; el eje óptico 51 es perpendicular al plano focal 52. La máscara de patrón proyectada 33 está mejor enfocada en el plano focal 52.

A través del detector 61 se registran una pluralidad de imágenes de la superficie 21, mientras se realiza un movimiento relativo entre el objeto 2 y el objetivo 5. Una dirección 22 del movimiento relativo entre el objeto 2 y el objetivo 5 incluye una dirección oblicua ángulo 23 con el eje óptico 51. Durante el movimiento relativo, la superficie 21 del objeto 2 pasa por el plano focal 52 del objetivo 5. En esta vista macroscópica del sistema 1, el plano focal 52 se muestra coincidente con la superficie 21 del objeto 2. Partes de la superficie 21 que se encuentra en el plano focal aparece mejor enfocada en las imágenes registradas de la superficie 21 a través del detector 61. Debido al ángulo oblicuo 23 entre la dirección 22 del movimiento relativo y el eje óptico 51, el patrón de la iluminación con patrón se mueve en relación con la superficie 21 del objeto 2; además, el contraste del patrón, tal como se registra en las imágenes de la superficie, cambia a medida que la superficie 21 pasa por el plano focal 52 en el transcurso del movimiento relativo a lo largo de la dirección 22. Como resultado, la intensidad de la luz registrada desde una posición en la superficie 21 varía entre las imágenes de la pluralidad de imágenes. A partir de esta variación de la intensidad de la luz, se puede obtener información de altura para la posición respectiva sobre la superficie 21. En aras de la exhaustividad, mencionamos que el movimiento relativo entre el objeto 2 y el objetivo 5 puede lograrse, por ejemplo, moviendo el objeto 2 o moviendo el sistema 1, o moviendo tanto el objeto 2 como el sistema 1.

La Figura 2 es una vista esquemática ampliada de una parte de la superficie 21 del objeto 2, mostrando que la superficie 21 generalmente no es plana, sino que tiene estructuras, como por ejemplo la elevación 24. Las mediciones topográficas en 3D a las que se refiere la invención tienen como objetivo obtener información sobre una altura 25 de estas estructuras, mostrada explícitamente aquí para la elevación 24. La altura 25 de la elevación 24 se entiende como la extensión de la elevación 24 con respecto a un plano de referencia 26, a lo largo de una dirección perpendicular al plano de referencia 26. También se muestran el eje óptico 51 y el plano focal pertinente 52 del objetivo 5 (véase la Fig. 1). Si el objeto 2 está correctamente alineado en el sistema 1, el plano focal 52 es paralelo al plano de referencia 26 y, por lo tanto, el eje óptico 51 es perpendicular tanto al plano focal 52 como al plano de referencia 26.

La Figura 3 es una vista desde arriba de la superficie 21 del objeto 2, que muestra un patrón proyectado 34, que se origina en la fuente de iluminación con patrón 3 (véase la Fig. 1). En el ejemplo mostrado, y con referencia a las figuras anteriores, el objeto 2 se desplaza en la dirección 22 con respecto al objetivo 5, de manera que este movimiento relativo tiene un componente 221 en el plano de referencia 26. Como resultado, el patrón 34 se mueve en la dirección 35, opuesta al componente 221, con respecto a la superficie 21 del objeto 2. Esto implica que, durante el movimiento relativo, la intensidad de la luz incidente en una posición dada en la superficie 21 variará, y como resultado, la intensidad de la luz registrada desde esta posición variará entre las imágenes registradas de la superficie 21 por la cámara 6.

La Figura 4a muestra un objeto 2, el plano de referencia 26 y un eje óptico 51 de un objetivo 5 (véase la Fig. 1); el eje óptico 51 es perpendicular al plano de referencia 26. El objeto 2 tiene porciones 271 y 272, cuyos valores de altura, en relación con el plano de referencia 26, difieren en una cantidad 251, por lo que el objeto 2 tiene una etapa 27. En la gura 4b, la señal de intensidad correspondiente, obtenida por el procedimiento según la invención, se muestra en un diagrama. En el diagrama, la abscisa 81 corresponde a una posición del objeto 2 a lo largo del eje óptico 51, y la ordenada 82 corresponde a la intensidad de la luz registrada desde una posición sobre el objeto 2 durante el movimiento relativo, aquí más precisamente desde la posición de la etapa. La intensidad de la luz muestra dos porciones de modulación pronunciada, 273 y 274. Suponiendo que, en el caso mostrado, los valores crecientes a lo largo de la abscisa 81 corresponden a un movimiento del objeto hacia el objetivo, la porción de modulación 273 resulta del paso de la porción 271 (mayor altura, más cerca del objetivo que la porción 272) a través del plano focal del objetivo, y la porción de modulación 274 resulta del paso de la porción 272 a través del plano focal del objetivo. La diferencia entre las posiciones de los máximos de las porciones de modulación 273 y 274 en la abscisa 81 corresponde a la diferencia de altura 251 entre las porciones 271 y 272 del objeto 2. Las modulaciones de alta frecuencia en la intensidad de la luz, discernibles en particular dentro de la modulación las porciones 273 y 274 resultan del efecto combinado del patrón y el movimiento relativo entre el objeto y el objetivo. Por ejemplo, si el patrón es un patrón de líneas, estas modulaciones de alta frecuencia dan como resultado que las líneas brillantes y oscuras del patrón pasen por la etapa 27 del objeto 2 de la Fig. 4a. La amplitud de estas modulaciones de alta frecuencia, por otro lado, está determinada por el contraste del patrón de líneas en la superficie del objeto, aquí más precisamente en las porciones 271 y 272, respectivamente, del objeto 2. El contraste es más alto y, por consiguiente, la amplitud de las modulaciones de alta frecuencia es máxima, si la porción 271 o 272, respectivamente, está en el plano focal 52 del objetivo 5 (véanse las Fig. 1 y 2).

La Figura 5 muestra una configuración óptica para una rama de iluminación que se puede utilizar para el procedimiento según la invención. El divisor de haz y la cámara, como en la Fig. 1, no se muestran. La configuración óptica que se muestra en la Fig. 5 se utiliza para analizar la falta de certeza de la medición y las posibles mejoras en este campo, ya que las mediciones precisas de la altura son esenciales para la invención.

Se muestran, como en la Fig. 1, la fuente de luz 31, el condensador 32, la rejilla 33, el objetivo 5 con el eje óptico 51 y la superficie 21 del objeto 2. El objetivo 5 incluye la pupila 53, que define una apertura numérica de formación de imágenes (NA de formación de imágenes) 54. También se indica la NA de la iluminación 36.

Para el siguiente análisis, introducimos las coordenadas cartesianas, la coordenada z a lo largo del eje óptico 51 y la coordenada x perpendicular al mismo.

En cualquier plano perpendicular al eje óptico 51, la intensidad I de una imagen de la rejilla proyectada sobre el plano se puede expresar como

l (x, z) --- / 0 1 C(z)cos(“ * <

A

Aquí, C(z) especifica la amplitud de la modulación de intensidad en función de z, A es el tono de la rejilla, es decir, la distancia entre dos líneas vecinas de la rejilla 33, y O es un desplazamiento de fase. Para medir el contraste y determinar en última instancia los máximos de las porciones de modulación como 273 y 274 que se muestran en la Fig. 4b, el patrón de franjas se desplaza en la dirección x, lo que en el procedimiento según la invención se logra mediante el ángulo oblicuo del movimiento relativo entre el objeto y el objetivo, véase también la flecha 35 en la Fig. 3. Se realizan un número M de tales cambios de patrón de franjas en la distancia de un paso de rejilla o, dicho de otra manera, se graban imágenes M mientras se cambia el patrón por un paso de rejilla debido al movimiento relativo. Los valores de intensidad correspondientes, por ejemplo, son

donde m cuenta los cambios del patrón de franjas, 1<m<M. El valor mínimo de M es 3, pero preferiblemente M es 4 o incluso mayor. El contraste de franjas se puede evaluar a partir del algoritmo "M-bucket", descrito por las siguientes etapas de cálculo:

, 2 2-' i , w --1.

m - 1

/ mcos(2*

M

Si, por ejemplo, se utiliza una rejilla sinusoidal unidimensional, el contraste de la imagen proyectada de la rejilla en función de z cambia aproximadamente como

( 2xNA \ 2Á

C * C0 sene =AJ12_{l z} ? para A > —

y A ) NA

, donde NAi es la apertura numérica 36 de la iluminación, NA es la abertura numérica de formación de imágenes 54, A es la longitud de onda (o longitud de onda media) de la luz utilizada para la iluminación, y C⁰es el máximo contraste de franja en el mejor enfoque.

La teoría de la propagación de errores produce la siguiente expresión para la varianza del contraste de franjas

, que se puede demostrar que da

Aquí <aI>esel ruido promedio de la intensidad del píxel, y <o I>/i⁰es el inverso del intervalo dinámico del detector en el caso de ruido limitado del sensor, y el inverso de la raíz cuadrada de la capacidad total del pozo del sensor en el caso de ruido de disparo limitado.

La pendiente de la respuesta de enfoque al 64 % del pico se puede utilizar para estimar la repetibilidad de la medición, que da

, donde N es el número de etapas z en la profundidad de enfoque. La repetibilidad de la medición se puede expresar como

con Nt =MN indicando el número total de mediciones, resultantes de desplazamientos de franjas M en cada una de las etapas z N, donde una etapa z es el cambio de posición a lo largo del eje óptico 51 mientras el patrón proyectado se mueve un paso de rejilla, debido al movimiento relativo entre objeto y objetivo.

El objetivo de desarrollar este modelo de propagación de errores es mostrar cómo los parámetros ópticos afectan el rendimiento a un nivel fundamental, por lo que se deriva en condiciones ideales en las que se ignoran el error de movimiento mecánico y el ruido del sensor. Este modelo representa el mejor de los casos. La ecuación anterior para la repetibilidad de la medición muestra que la repetibilidad de la medición se puede mejorar mediante:

1. paso de rejilla más pequeño (A)

2. Mayor contraste de franjas (C⁰)

3. Mayor apertura numérica de iluminación (NAi), que está limitada por la óptica

4. Inverso más alto del intervalo dinámico de la imagen, que está limitado por el sensor

5. Mayor número de mediciones, limitado por la tasa de datos y el rendimiento

Por lo tanto, se prefieren un paso de rejilla más pequeño y un contraste de rejilla más alto. Sin embargo, el paso de rejilla y el contraste de franjas son generalmente dos requisitos en conflicto porque el contraste de franjas disminuye con un paso de rejilla más pequeño, como se muestra en la Fig.6 para la función de transferencia óptica de un sistema de formación de imágenes incoherente con una apertura circular. En la Fig. 6, el paso de la rejilla se muestra como la frecuencia espacial de la rejilla, normalizada a la frecuencia espacial máxima utilizada. Una alta frecuencia espacial significa muchas líneas de rejilla por unidad de longitud y, por consiguiente, una pequeña distancia entre las líneas vecinas de la rejilla, es decir, un paso de rejilla pequeño.

Para la iluminación incoherente, el contraste de franjas en función del paso de rejilla viene dado por:

El error de repetibilidad de la medición en función del paso de la rejilla se obtiene combinando estas ecuaciones y la ecuación anterior para Oz; el resultado se representa en la Fig. 7. El paso de rejilla óptimo está un poco por encima del doble del paso de corte A min, por simplicidad, se escribe como:

Por lo tanto, para la NA de iluminación completa y el caso limitado de ruido de disparo, la repetibilidad de la medición viene dada por:

Y, en caso de ruido de disparo, caso limitado:

En esta situación, Ne indica la capacidad de pozo total del sensor de formación de imágenes. Este es el caso del mejor escenario, para mostrar el límite básico del rendimiento de la medición. La medición real a menudo está limitada por el ruido mecánico, principalmente por la estabilidad del posicionamiento z.

Como se puede ver en la Fig.6, el contraste de rejilla proyectado en el paso de rejilla óptimo (a la mitad de la frecuencia de corte) es de aproximadamente el 40 %, dado por la función de transferencia de modulación (MTF) de un sistema de formación de imágenes incoherente. El bajo contraste es el resultado de la mezcla desequilibrada de los órdenes de difracción en el plano del objeto sobre el que se proyecta la rejilla. Esto se ejemplifica adicionalmente en las Fig. 8 y 9.

La Figura 8 muestra el condensador 32, la rejilla 33, el objetivo 5 con el eje óptico 51 y la pupila 53, y el objeto 2. También se indican la profundidad de enfoque 28 y el paso de la rejilla 331, tal como aparece proyectado sobre el objeto 2. Las indicaciones 0, 1, y -1 se refieren al orden de difracción 0, así como a las dos difracciones de primer orden. Aquí se supone que la rejilla tiene un paso igual a la longitud de onda de la luz utilizada para la iluminación dividida por la apertura numérica de la pupila 53.

La Figura 9 muestra que, para la configuración de la Fig. 8, para cualquier punto dado en la pupila de iluminación, solo una de las dos difracciones de primer orden (es decir, cualquiera 1 o -1) pasa a través de la óptica, mientras que el otro se difracta hacia el exterior de la pupila. La imagen de la rejilla 33 en la superficie del objeto 2 se forma, por consiguiente, a partir de los órdenes de difracción 0 y 1, o a partir de órdenes de difracción 0 y -1, que regeneran la imagen de la red por interferencia. Como las intensidades de luz en uno de los primeros órdenes es más baja que la intensidad de la luz en el orden 0 para una rejilla estándar, la imagen resultante de la rejilla tiene un bajo contraste.

La Figura 10 muestra cómo mejorar el contraste. Se muestran el condensador 32, la rejilla 33, el objetivo 5 con la pupila 53 y el objeto 2. También se indican la profundidad de enfoque 28 y el paso de la rejilla 331, como aparece en el objeto 2. Se supone que la rejilla 33 tiene un paso igual a la longitud de onda de la luz utilizada para la iluminación dividida por la apertura numérica de la pupila 53. La rejilla 33 aquí es tal que produce un orden de difracción 0 y sólo una primera de difracción de orden, aquí -1, donde el orden de difracción 0 y la única primera orden de difracción tienen la misma intensidad. Esto se logra con una rejilla flameada.

La Figura 11 muestra que, con la configuración de la Fig. 10, la imagen de la rejilla se forma mediante la interferencia del orden de difracción 0 y, en el caso mostrado, el orden de difracción -1. Como estos dos órdenes de difracción tienen la misma intensidad en la configuración de la Fig. 10, la imagen resultante de la red tiene un contraste mejorado en comparación con la situación que se muestra en la Fig. 9. De hecho, el contraste se puede mejorar al 100 %, lo que conduce a una mejora correspondiente de la precisión de la medición en más de un factor de 2. Son posibles varias variaciones de la configuración de la Fig. 10, por ejemplo, una apertura fuera del eje.

Cabe señalar que el contraste mejorado no se obtiene a costas de una profundidad de enfoque extendida. Como se muestra en las Fig. 8 y 10, la profundidad de enfoque geométrica, definida como la distancia desde la posición de mejor enfoque en la que el contraste de la rejilla se ha degradado a la mitad del máximo, tanto en el caso de iluminación incoherente, como en la Fig. 8, como para la iluminación parcialmente coherente fuera del eje, que se muestra en la Fig. 10, es aproximadamente A/NA. Por ejemplo, para una iluminación casi coherente, donde la apertura numérica para la iluminación, NAi, es mucho más pequeña que la apertura numérica NA de formación de imágenes, el paso de la franja puede ser como mínimo (correspondiente a la frecuencia espacial máxima) de A/(2NA) e incluso tener un contraste marginal del 100 %. Un sistema donde el contraste de la rejilla proyectada permanece al 100 % a través de un intervalo de enfoque prácticamente infinitamente grande no tendría sensibilidad a la altura en una superficie reflectante especular.

La Figura 12 muestra una realización de un sistema 100 para mediciones topográficas 3D de una superficie 21 de un objeto 2. El sistema 100 tiene una fuente de iluminación con patrón 3; en la realización que se muestra, la fuente de iluminación con patrón 3 tiene una fuente de luz 31, por ejemplo, uno o varios LED, una óptica de condensador 32 y una máscara de patrón 33. El sistema 100 también tiene una fuente de iluminación uniforme 7; en la realización mostrada, la fuente de iluminación uniforme 7 tiene una fuente de luz 71, por ejemplo, uno o varios LED, y una óptica de condensador 72. Se proporciona un medio 73, por ejemplo, un divisor de haz como un espejo semitransparente, para dirigir la luz desde la fuente de iluminación uniforme 7 y desde la fuente de iluminación con patrón 3 al divisor de haz 4. El divisor de haz 4 dirige al menos una porción de la luz hacia el objetivo 5, a través del cual la luz llega a la superficie 21 del objeto 2. A continuación, la luz de la superficie 21 pasa a través del objetivo 5 y llega al divisor de haz 4, que dirige una porción de la luz desde la superficie 21 a un detector 61, que, como se muestra aquí, puede ser parte de una cámara 6. El objetivo 5 define un eje óptico 51 y un plano focal 52; el eje óptico 51 es perpendicular al plano focal 52. En la superficie 21 del objeto 2 se muestra una estructura, que en particular puede ser una estructura especular, y aquí específicamente es un punto de soldadura 9.

Al operar las fuentes de luz 31 y 71 alternativamente, se proporciona una iluminación alterna de la superficie 21 del objeto 2. Si se acciona la fuente de luz 71, es decir, se hace que emita luz, la iluminación de la superficie 21 del objeto 2 es uniforme. Si se acciona la fuente de luz 31, es decir, se hace que emita luz, la iluminación de la superficie 21 del objeto 2 es con patrón.

A través del detector 61 se graban una pluralidad de imágenes de la superficie 21, mientras se realiza un movimiento relativo entre el objeto 2 y el objetivo 5. Algunas de las imágenes de la pluralidad de imágenes se graban mientras la superficie 21 está sujeta a iluminación uniforme, y algunas de las imágenes de la pluralidad de imágenes se graban mientras la superficie 21 está sujeta a una iluminación con patrón. Una dirección 22 del movimiento relativo entre el objeto 2 y el objetivo 5 en esta realización es paralela al eje óptico 51. Durante el movimiento relativo, la superficie 21 del objeto 2 pasa por el plano focal 52 del objetivo 5. En esta vista macroscópica del sistema 100, el plano focal 52 se muestra coincidente con la superficie 21 del objeto 2.

Como en la realización que se muestra, la dirección del movimiento relativo 22 es paralela al eje óptico 51 del objetivo 5, en contraste con la realización de la Fig. 1, no hay desplazamiento del patrón proyectado en relación con la superficie 21 del objeto 2. La realización de la Fig. 12 está especialmente dirigida a inspeccionar superficies con puntos de soldadura. Los puntos de soldadura típicamente se disponen en matrices en la superficie 21, solo se muestra un punto de soldadura 9 representativa en la Fig. 12. En áreas entre puntos de soldadura, donde la distancia entre puntos de soldadura es mayor que el paso del patrón, por ejemplo, de una rejilla, proyectada sobre la superficie, la altura de la superficie entre los puntos de soldadura se puede medir a partir del contraste del patrón proyectado sin necesidad de un cambio del patrón en relación con la superficie. Esto implica que no hay necesidad de grabar varias imágenes para cada posición relativa entre el objeto 2 y el objetivo 5 a lo largo del eje óptico 51, como era necesario en la técnica anterior.

En esta realización, la altura de la superficie entre los puntos de soldadura 9 se determina a partir de imágenes grabadas bajo iluminación con patrón, mientras que la altura de los puntos de soldadura 9 se determina a partir de imágenes grabadas bajo iluminación uniforme.

Hacemos notar que, mientras que en la realización que se muestra en la Fig. 12, la fuente de iluminación con patrón 3 y la fuente de iluminación uniforme 7 tienen una fuente de luz cada una, esto no es una limitación de la invención. Son concebibles realizaciones en las que la fuente para iluminación con patrón 3 y la fuente para iluminación uniforme 7 usan una fuente de luz común. En tal caso, se proporcionan medios adecuados para conseguir la iluminación alterna de la superficie del objeto mediante una iluminación uniforme y con patrón. Dichos medios pueden ser, por ejemplo, filtros de transmisión conmutable, de modo que se pueda bloquear alternativamente una ruta de luz desde la fuente de luz a los demás elementos de la fuente para iluminación en patrón y la fuente para iluminación uniforme, respectivamente. La intensidad de la luz de las respectivas fuentes de iluminación también puede controlarse a través del control de la transmisión de los respectivos filtros. De manera alternativa, los medios también pueden ser tales que recojan la luz de la fuente de luz y la dirijan alternativamente a los elementos adicionales de la fuente para una iluminación en patrón y la fuente para una iluminación uniforme, respectivamente.

La Figura 13 ilustra una situación óptica cuando se forman imágenes de un punto de soldadura 9, aquí, de radio r. Resulta que, debido a la curvatura de la superficie del punto de soldadura reflectante 9, solo se puede obtener una imagen de una pequeña porción de la parte superior del punto. El tamaño de la parte superior del punto visible para el detector depende tanto de la apertura numérica de la iluminación como de la apertura numérica de la formación de imágenes. En la iluminación de apertura numérica (NA) completa, el radio de la mitad del máximo de ancho completo de la parte superior del punto visible para el detector viene dado por D=rNA. La NA óptica debe ser lo suficientemente grande para proporcionar suficiente resolución óptica para que los puntos individuales en un diseño de matriz se puedan medir con precisión. El diseño del punto es típicamente de una relación 1:1 entre el espacio entre los puntos y el diámetro de los puntos, por lo que la función de dispersión del punto de formación de imágenes (PSF) debe ser del orden del radio de los puntos para evitar la diafonía óptica entre puntos adyacentes. Por lo tanto, la NA mínima es:

^— A ^_—< r

^An\r,

Y el diámetro mínimo correspondiente de un tope de punto visible, a continuación, es

Para la inspección de la topografía del dispositivo, la NA típica es aproximadamente NA=0,1-0,3 para que tenga un tamaño de campo grande a fin de obtener imágenes de todo el dispositivo y también para lograr un alto rendimiento, de modo que la parte superior visible sea más pequeña que el PSF óptico, por lo tanto, puede tratarse como un objeto puntual del sistema de formación de imágenes. En este caso, la intensidad máxima de píxel o el tamaño de la imagen de la parte superior del punto se pueden usar para medir la altura, ya que sigue de cerca cómo cambia la función de dispersión del punto de formación de imágenes con el enfoque.

La Figura 13 muestra que, mientras que un punto P de la superficie del punto 9 todavía puede estar sujeto a la iluminación a través de la pupila 53, la luz reflejada desde este punto P no pasa a través de la pupila 53 y, por consiguiente, no llega al detector 61 (véase la Fig. 12). Por lo tanto, el punto P de la superficie del punto de soldadura 9 no es visible en una imagen registrada por el detector 61. Debe apreciarse a partir de la Fig. 13 que esta falla de la luz reflejada para atravesar la pupila 53 se debe principalmente a la naturaleza especular del reflejo combinada con la curvatura de la superficie del punto 9.

La Figura 14 muestra una secuencia de operación del sistema que se muestra en la Fig. 12, que ilustra la iluminación alterna generada por la fuente de iluminación con patrón 3 y la fuente de iluminación uniforme 7 en la Fig. 12. La abscisa del diagrama muestra una posición z, que es la posición del objeto 2 a lo largo del eje óptico 51 del objetivo 5 (véase la Fig. 12) durante el movimiento a lo largo de la dirección 22. La ordenada muestra la intensidad de la luz emitida por las fuentes de luz 31 y 71, respectivamente. Un cuadrado 143 con un patrón de tablero de ajedrez simboliza el funcionamiento de la fuente para la iluminación con patrón 3 (sin que el patrón se limite al tablero de ajedrez), y un cuadrado vacío 147 simboliza el funcionamiento de la fuente para la iluminación uniforme 7. Las flechas que apuntan desde los cuadrados a las barras 144, 148 en el diagrama indican las etapas de movimiento a lo largo del eje óptico durante las cuales la fuente de iluminación respectiva está activa. Por lo tanto, la fuente de iluminación con patrón 3 está activa, es decir, proporciona iluminación para las etapas del movimiento a lo largo del eje óptico 51 donde se muestran las barras 144 en el diagrama, y la fuente de iluminación uniforme 7 está activa, es decir, proporciona iluminación para las etapas del movimiento a lo largo del eje óptico 51 donde se muestran las barras 148 en el diagrama.

Las barras 144 indican una mayor intensidad de la fuente de luz 31 en la fuente de iluminación con patrón 3 que las barras 148, que dan la intensidad de la fuente de luz 71 en la fuente de iluminación uniforme 7. Esto es para mostrar que las intensidades de las fuentes de luz se pueden adaptar a las propiedades de las partes de la superficie 21 en las que se realizan respectivamente las mediciones. Para mediciones en los puntos de soldadura especular, normalmente es adecuada una intensidad más baja que para las mediciones en la superficie entre los puntos de soldadura.

La Figura 15 muestra, solo con fines ilustrativos, una imagen combinada 151 de puntos de soldadura bajo iluminación uniforme y la superficie 21 entre los puntos de soldadura bajo iluminación con patrón. También se muestran dos diagramas. El diagrama 157 da, en función de la posición z, es decir, la posición a lo largo de la dirección 22 (véase la Fig. 12) paralela al eje óptico 51, la intensidad registrada de un punto de soldadura 9. El diagrama 153 da, en función de la posición z, el contraste medido desde la superficie 21 entre los puntos de soldadura 9. La intensidad que se muestra en el diagrama 157 tiene un máximo en la posición z 158, el contraste que se muestra en el diagrama 153 tiene un máximo en la posición z 159. Estas posiciones z 158, 159, donde se produce el máximo respectivo, son las posiciones z en las que la parte superior de la el punto de soldadura 9 (máximo 158) y la superficie 21 (máximo 159), respectivamente, pasan a través del plano focal 52 (véase la Fig. 12). La diferencia 155 entre estas posiciones z 158 y 159 es, por lo tanto, la altura del punto de soldadura 9.

En cuanto a la determinación de los valores de contraste que ingresan al diagrama 153, estos se pueden calcular a partir de un mínimo de 2x2 píxeles, si el patrón proyectado es un patrón de tablero de ajedrez que coincide con el tamaño de píxel del detector 61 (véase la Fig. 12). También se puede usar un área de píxeles más grande, es decir, un área de píxeles NxN con N>2. La elección dependerá normalmente de la distancia entre los puntos 9 y los requisitos de resolución espacial perpendiculares al eje óptico 51. Las áreas de píxeles más grandes conducen a una mayor precisión del contraste calculado, pero, evidentemente, a una menor resolución espacial perpendicular al eje óptico 51.

La Figura 16 muestra la respuesta de píxel (por ejemplo, valor de un píxel que representa la intensidad de la luz registrada por el píxel correspondiente del detector) en el procedimiento según la invención para una superficie de pequeña curvatura, como un punto de soldadura. A la izquierda de la figura, cinco imágenes muestran rayos de luz 164, dirigidos a un punto de enfoque 165 (solo indicado en dos de las imágenes), incidiendo en la superficie de un hemisferio 163 (punto de soldadura), para diferentes posiciones relativas entre el hemisferio 163 y el punto de enfoque 165. El diagrama de la derecha da la respuesta de píxel en la ordenada 162, mientras que la abscisa 161 da la posición relativa entre el hemisferio 163 y el punto de enfoque 165. Las flechas indican qué partes de la respuesta de píxeles en el diagrama corresponden a cuál de las cinco imágenes de la izquierda.

Como se puede ver, la respuesta de píxel tiene dos máximos. El máximo que tiene el valor más pequeño de la abscisa 161 corresponde a la situación donde el punto de enfoque 165 de los rayos de luz 164 está en la parte superior del hemisferio 163, como se muestra en la segunda imagen desde abajo a la izquierda. En una medición, esta situación ocurre cuando la parte superior de la bola de soldadura está en el plano focal 52 del objetivo 5 (véase la Fig. 12). El segundo máximo se produce cuando el punto de enfoque 165 de los rayos de luz 164 coincide con el centro del hemisferio 163, como se muestra en la segunda imagen superior a la izquierda; obsérvese que los rayos de luz 164 no penetran realmente en el hemisferio 163, sino que se reflejan en su superficie. Al realizar una medición, se conoce la dirección del movimiento relativo entre el objeto 2 y el objetivo 5; por lo tanto, es inequívocamente claro cuál de los dos picos corresponde a la parte superior de una bola de soldadura en el plano focal 52. El otro pico se puede usar para medir la curvatura de la superficie de la parte superior del punto, que a su vez se puede usar con fines de calibración para mejorar la precisión de la medición.

La Figura 17 muestra varios ejemplos no reivindicados de máscaras de patrón para generar la iluminación con patrón. Estas máscaras de patrón se pueden utilizar tanto en realizaciones del tipo mostrado en la Fig. 1, con iluminación con patrón solamente, como en realizaciones del tipo mostrado en la Fig. 12, con iluminación uniforme y con patrón. Los ejemplos específicos que se muestran son una rejilla sinusoidal (A), un tablero de ajedrez (B), una rejilla de líneas o una rejilla de líneas cruzadas (C) y una matriz de agujeros de alfiler (D).

La Figura 18 muestra una realización de un sistema 200 para mediciones topográficas 3D de una superficie 21 de un objeto 2. La realización mostrada es muy similar a la realización del sistema 100 que se muestra en la Fig. 12, donde la mayoría de los elementos que aparecen en la Fig. 18 ya se analizó. En el sistema 200, se incluye una máscara de pupila 74 en la fuente de iluminación uniforme 7. La máscara de pupila 74 actúa como una abertura de iluminación. Una apertura de iluminación puede mejorar el contraste de la imagen y la respuesta de enfoque de varias formas de características. También se muestran en la Fig. 18 dos ejemplos, no limitativos, de posibles formas de máscaras de pupila 74. El ejemplo de máscara de pupila 741 es una abertura de anillo y el ejemplo de máscara de pupila 742 es una abertura circular.

La Figura 19 muestra un módulo óptico 300 que es una realización de un sistema según la invención y, por consiguiente, puede usarse para llevar a cabo la invención. La configuración del módulo óptico 300 que se muestra aquí es similar a la configuración del sistema 1, que se muestra en la Fig. 1; también se puede concebir un módulo óptico basado en la configuración del sistema 100 de la Fig. 12, o del sistema 200 de la Fig. 18.

Una fuente para iluminación con patrón 3 incluye una fuente de luz 31, un condensador 32 y una máscara de patrón 33. Desde la fuente para la iluminación con patrón 3, la luz alcanza el divisor de haz 4, que dirige una porción de la luz al objetivo 5, desde donde alcanza el objeto 2 y proporciona una iluminación con patrón de la superficie 21 del objeto 2. El objetivo 5 incluye una pupila 53. La luz de la superficie 21 pasa a través del objetivo 5 y el divisor de haz 4, y, a continuación, llega al detector 61 en la cámara 6. El detector 61 se usa para registrar una pluralidad de imágenes de la superficie 21 durante un movimiento relativo del objeto 2 y el objetivo 5, como ya se ha analizado anteriormente.

El módulo 300 es compacto y simple, por consiguiente, es adecuado para su uso en la inspección paralela de varios objetos. Para proporcionar un ejemplo muy específico, aunque no limitativo, el objetivo 5 puede tener un diámetro de campo de 22 mm, una AN de 0,2, y puede corregirse para un ancho de banda de longitud de onda típico de 30 nm de iluminaciones LED; se prefiere esto, ya que típicamente se utilizan uno o varios LED como fuente de luz 31. La NA es lo suficientemente grande como para lograr una precisión de medición inferior a pm y el tamaño del campo puede cubrir la mayoría de los tamaños de los objetos que se van a inspeccionar. El cubo divisor de haz 4 en el lado de la formación de imágenes divide la ruta de iluminación de la ruta de formación de imágenes y es una parte integrada del diseño de la lente. Este es un diseño mucho más simple y compacto que los microscopios de formación de imágenes convencionales que tienen una lente de objetivo y una lente de tubo separadas, y para los cuales la proyección en rejilla requiere una lente de tubo adicional, ya que la iluminación y la trayectoria de formación de imágenes se dividen en el espacio colimado entre el objetivo y la lente de tubo. Otra ventaja de este diseño es que la máscara de patrón 33 y el detector 61 están en planos exactamente conjugados, por lo que se cancela la distorsión de campo residual y se elimina el alias de muestreo de patrones proyectados. El diseño también es telecéntrico tanto en el lado del objeto como en el de la imagen para minimizar la distorsión de la señal de enfoque.

La Figura 20 muestra un sistema 400 para la inspección paralela de una pluralidad de objetos 2. Los objetos 2 se colocan en un transportador 401 mediante un dispositivo de recogida y colocación 402. El transportador 401 transporta los objetos 2 hacia y más allá de una disposición 403 de módulos de inspección 404; en el ejemplo específico que se muestra, el sistema 400 tiene tres módulos de inspección 404. Cada objeto 2 es inspeccionado por un módulo de inspección 404. Cada módulo de inspección 404 realiza un procedimiento según la invención en cada objeto 2 que se utiliza para inspeccionar. También es concebible que el sistema 400 esté configurado de tal manera que la cantidad de módulos de inspección 404 pueda variar, es decir, que los módulos de inspección 404 puedan agregarse o eliminarse del sistema 400, dependiendo de la cantidad de objetos 2 a inspeccionar y los requisitos de rendimiento.

Cada módulo de inspección 404 puede ser, por ejemplo, un módulo 300 como se describe en la Fig. 19, pero también puede ser, por ejemplo, un sistema 1 como se describe en la Fig. 1, un sistema 100 como se describe en la Fig. 12, o un sistema 200 como se describe en la Fig. 18. El módulo de inspección 404 puede ser, en general, cualquiera de los sistemas según la invención analizados en el contexto de las Fig. 1 a 19, así como cualquier sistema configurado para llevar a cabo un procedimiento según la invención. El módulo de inspección 404 puede utilizar el procedimiento según la invención basado en un patrón de iluminación y un movimiento relativo entre el objeto y el objetivo en un ángulo oblicuo entre la dirección del movimiento relativo y el eje óptico del objetivo, o el procedimiento según a la invención empleando una iluminación con patrón y una iluminación uniforme alternativamente.

En la siguiente descripción detallada, se establecen varios detalles específicos para proporcionar una comprensión exhaustiva de la invención. Sin embargo, la descripción anterior de las realizaciones ilustradas de la invención no pretende ser exhaustiva ni limitar la invención a las formas exactas descritas. Un experto en la materia pertinente reconocerá que la invención se puede practicar sin uno o más de los detalles específicos, o con otros procedimientos, componentes, etc. En otros casos, las estructuras u operaciones bien conocidas no se muestran o describen en detalle para evitar oscurecer aspectos de la invención. Aunque en esta invención se describen realizaciones específicas y ejemplos de la invención con fines ilustrativos, son posibles varias modificaciones equivalentes dentro del alcance de la invención, tal como lo reconocerán los expertos en la materia pertinente.

A la luz de la descripción detallada anterior, es posible hacer estas modificaciones a la invención. Los términos utilizados en las siguientes reivindicaciones no deben interpretarse como una limitación de la invención a las realizaciones específicas descritas en la memoria descriptiva y las reivindicaciones. Más bien, el alcance de la invención se determinará mediante las siguientes reivindicaciones, que se interpretarán según las doctrinas establecidas de interpretación de reivindicaciones.

Lista de signos de referencia

1 sistema

2 objeto

21 superficie del objeto

22 dirección del movimiento relativo

221 componente del movimiento relativo

23 ángulo oblicuo

24 elevación

25 altura

251 diferencia de altura

27 etapa

271 porción de la superficie

272 porción de la superficie

273 porción de la intensidad de la luz

274 porción de la intensidad de la luz

26 plano de referencia

28 profundidad de enfoque

3 fuente de iluminación con patrón

31 fuente de luz

32 condensador

33 máscara de patrón

331 paso de rejilla

34 patrón

35 dirección del movimiento del patrón en relación con la superficie 36 apertura de iluminación

4 divisor de haz

5 objetivo

51 eje óptico

52 plano focal

53 pupila

54 apertura de formación de imágenes

6 cámara

61 detector

7 fuente de iluminación uniforme

71 fuente de luz

72 condensador

73 medios (división del haz)

74 pupila (apertura de iluminación)

741 apertura del anillo

742 apertura circular

81 abscisa

82 ordenada

9 bola de soldadura

100 sistema

143 cuadrado de tablero de ajedrez

144 barra

147 cuadrado vacío

148 barra

151 imagen combinada

153 diagrama

155 diferencia de altura

157 diagrama

158 máximo (intensidad)

159 máximo (contraste)

161 abscisa

162 ordenada

163 hemisferio

164 rayos de luz

165 punto de enfoque

200 sistema

300 módulo

400 sistema

401 transportador

402 dispositivo de recoger y colocar

403 disposición (de los módulos de inspección)

404 módulo de inspección

A, B, C, D ejemplos de máscara de patrón

Dmin diámetro mínimo de la parte superior de la bola de soldadura visible

P punto en la superficie de la bola de soldadura

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento para la medición topográfica tridimensional óptica de una superficie (21) de un objeto (2), el procedimiento comprendiendo las etapas de:

proyectar iluminación con patrón a través de un objetivo (5) sobre la superficie del objeto (21);

realizar un movimiento relativo entre el objeto (2) y el objetivo (5), donde una dirección del movimiento relativo incluye un ángulo oblicuo (23) con un eje óptico (51) del objetivo, y donde la superficie pasa a través de un plano focal (52) del objetivo durante el movimiento relativo; y donde la superficie del objeto (21) define un plano de referencia que es paralelo al plano focal (52) del objetivo (5);

registrar una pluralidad de imágenes de la superficie a través del objetivo (5) durante el movimiento relativo; derivar la información de altura para una posición respectiva sobre la superficie del objeto de la variación de la intensidad registrada desde la posición respectiva en la pluralidad de imágenes;

donde la iluminación con patrón es generada por iluminación incoherente de una máscara de patrón (33), donde la máscara de patrón es una rejilla, donde la rejilla es una rejilla flameada; y

donde, para la iluminación con patrón, se usan solamente un orden de difracción 0 y un orden difractado, que surge de la máscara del patrón, ambos órdenes de difracción teniendo la misma intensidad.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, donde cada una de la pluralidad de imágenes se graba como una matriz de píxeles, cada una de las imágenes se desplaza de tal manera que una posición dada en la superficie del objeto corresponde a un mismo píxel en la matriz de píxeles para todas las imágenes de la pluralidad de imágenes.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, donde las etapas se realizan en paralelo en una pluralidad de objetos.

4. Un sistema (1) para la medición topográfica tridimensional óptica de una superficie (21) de un objeto (2), el sistema comprendiendo:

una fuente de iluminación con patrón (3);

un objetivo (5), dispuesto para dirigir la iluminación con patrón a la superficie del objeto;

un detector (61) dispuesto y configurado para registrar una pluralidad de imágenes de la superficie del objeto (21) a través del objetivo;

medios para realizar un movimiento relativo entre el objetivo y el objeto a lo largo de una dirección que incluye un ángulo oblicuo (23) con un eje óptico (51) del objetivo; y donde la superficie del objeto define un plano de referencia que es paralelo al plano focal (52) del objetivo (5);

donde la fuente de iluminación con patrón incluye una fuente de luz y una máscara de patrón, donde la máscara de patrón (33) es una rejilla, donde la rejilla es una rejilla flameada; y

5. El sistema de la reivindicación 4, donde un divisor de haz (4) está dispuesto de tal manera que tanto una ruta de iluminación entre la fuente de iluminación con patrón y el objetivo, como una ruta de formación de imágenes entre el objetivo y el detector pasan a través del divisor de haz.

6. El sistema de la reivindicación 5, donde el objetivo se corrige al rendimiento limitado por difracción, teniendo también en cuenta la corrección el divisor de haz.