JP2008500524A - 表面歪み測定装置 - Google Patents

Abstract

この装置は、試料（２）の少なくとも１つの表面（１）の歪みが温度に対して測定されることを可能とする。所定の平面、例えば表面（１）の平面に垂直な方向の歪みが、合成像によって測定される。前記平面における歪みが、画像相関によって測定される。画像相関と合成像とによる測定は、共通の可視光検出カメラ（３）を使用する。試料（２）は、可視光（Ｌ）を少なくとも局所的に通す透明格納容器（６）内に配置される。少なくとも１つの赤外線発光器（９）が、大部分がカメラ（３）によって検出されないスペクトル帯の赤外光が発生されることを可能とする。

Description

本発明は、試料の少なくとも１つの表面の表面形状（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ）と歪みとを測定する装置に関し、この装置は、
・表面形状と、所定の平面に垂直な動きとを測定する第１の測定手段と、
・表面によって画定された平面にある歪みを画像相関によって測定する第２の測定手段であって、それらの第１及び第２の測定手段が、少なくとも１つの共通の光検出カメラを使用する第２の測定手段と、
・加熱手段と、試料の温度を測定する手段とを備える。

材料とアセンブリ、例えば、エレクトロニクス及びマイクロエレクトロニクス材料とアセンブリとは、通常、製造中、プリント回路板上での組立て中、及び動作過程において、熱機械的効果による作用のため歪みを受ける。内部応力を表すこうした歪みは、欠陥、例えば、インターフェイス欠陥、表面の反り、或いは、マイクロエレクトロニクス及び／又はエレクトロニクス・アセンブリの様々な構成部品間の相互接続レベルでの電気回路の開路（ｏｐｅｎｉｎｇ）を引き起こす恐れがある。

こうした歪みは、周囲温度でだけでなく、様々な温度で、過渡又は静止状態で特徴付けられなければならない。例えば、様々な温度での、材料、又は構成部品及びそのアセンブリの、応力が印加された状態を予示する歪みは、実際に、新しい材料、構成部品、及び製造プロセスの開発、相変化から生じる応力の評価、熱機械シミュレーションの補助、信頼性評価、挙動及び動作分析、機能不良分析等のために知られるのに役立っている。

工業プロセスにおいて製品に課される温度プロファイルは、一般に、構成部品の組立て（ろう接、接着、パッケージング樹脂注型等）が実施されるときに、構成部品を様々な等温室に通すことによって印加され、従って、等温室を通過させる速度が、試料に見られる温度変化率を決定することになる。しかし、組立て中の試料の動きの原理のような、構成部品製造プロセスが、こうした歪みの正確な測定を困難にしている。更に、測定を目的とする静止装置は、通常、１℃／秒を上回る温度変化率が実現されることを可能としない。

米国特許第６０９７４７７号は、対象物表面の、表面に垂直な方向と、表面平面の直交する２つの方向とにおける表面歪みを測定する方法について記載している。この方法は、３本のレーザ光線と３台のカメラとを使用し、それらのカメラによって記録された画像の相関を用いて歪みが決定されている。

国際公開０３０９３７６０号は、マイクロエレクトロニクス・アセンブリの測定面における歪みを、表面に固有の（ｐｒｏｐｅｒ ｔｏ）パターンをスペックル効果により強調する画像相関によって測定する歪み測定用システムについて記載している。このシステムは、例えば、熱サイクルを実施するための環境室を含み、従って、温度に応じた歪みを測定する。表面パターンの特性長は、表面粗さと関連している。

国際公開９８５５８２６号及び国際公開９７２５５９０号は、構造化照射（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）と、モアレ型幾何学干渉像測定とを用い、温度に応じて、表面平面に垂直な方向における歪みを測定する技術について記載している。しかし、これらの技術は、歪みが、構造化照射の特性長よりも大きいオフセットを生じる場合、不確実となる。振幅、解像度、及び視野は、周期パターンのピッチによって固定された特性長に依存する。

国際公開２００４／０１５３６８号は、マイクロエレクトロニクス構成部品の歪みと寸法とを決定するように設計された測定器について記載している。第１の光源が、画像相関型分析が実施されることを可能としている。第２の光源が、モアレ型分析が試料の平面に垂直に実施されることを可能としている。試料支持部が、例えば電力により、又は機械的歪みにより試料に応力を印加する装置を備えている。この試料支持部は、温度計を備えている。

欧州特許第０７４０１３９号は、層の機械的電圧をその場で測定する装置について記載している。この装置は、例えば、石英でできた外側ケースを含み、その中には内側金属ケースが配置されている。これらの２つのケースは、低い電気及び熱伝導率、並びに低い熱膨張率を有する支持手段を用いて連結されている。内側ケースは、例えばヘリウム等の流体によって冷却される。サーボ制御によって温度が調節されることが可能である。

使用される様々な加熱手段は、良好な温度均質性が試料に得られることを可能としない。

これらの技術はいずれも、表面形状と、表面平面における、及び観測される平面に垂直な軸に沿った歪みとが絶対的に、且つ相対的に測定されることを可能としない。特に、モアレ技術は、寸法が変動し得る視野で測定が行われることを可能としない。実際に、同じモアレ型装置を用いて１ｃｍ^２の測定野から、３０×３０ｃｍ^２の視野に切り換えることは困難である。

更に、特徴付けられるように設計された様々な組立て部品、例えば、マイクロエレクトロニクス及びエレクトロニクス・アセンブリは、一般に、表面間で１ミリメートル程度のレベル差を呈し、一方、測定されなければならない歪みの幅は、１μｍ〜数百ミクロンの範囲であり、更に、様々な温度で、静止又は過渡状態において測定されなければならない。こうした歪みの幅は、例えば、製造、組立て、又は電子構成部品の動作状態を表す。数多くの応用例が、解像度比にわたって非常に高い被写界深度（例えば約１５００）を必要とし、この被写界深度は、上述のいずれの技術でも可能とならない。

本発明の目的は、これらの欠点を是正することであり、特に、表面形状と、平面における、及び（様々な組立て部品がある場合には）この平面に垂直な軸に沿った、絶対的及び相対的な歪みとを測定するための光学測定手段の組合せを提案することである。これらの光学測定手段は、例えば、構成部品及びプリント回路板の製造、組立て、又は動作中に生じる温度勾配を表す応力印加が、静止及び過渡状態の両方で実施されることを可能とする熱応力印加手段を伴い、この加熱手段の熱又は機械的変動が測定を妨げることはない。また、本発明の目的は、例えば、１ｃｍ^２〜３０×３０ｃｍ^２の間に含まれる、変動し得る測定野範囲で、表面間のレベル差が１ミリメートルの範囲内であり、一方、測定されなければならない歪みの幅が、１μｍ未満〜数百ミクロンの範囲で測定が行われることを可能とする手段を、単一の装置に組み込むことである。

本発明によれば、この目的は、添付の特許請求の範囲よって、より詳細には、
・第１の測定手段が、表面に画像シーケンスを照射することによって合成像を投影する手段を備え、各画像が周期パターンを含み、画像シーケンスの様々な画像の周期パターンが、異なる周期性のピッチをそれぞれ呈することと、
・この装置が、中に試料が配置され、可視光を少なくとも局所的に通す格納容器と、カメラによって検出されない赤外光を発生する少なくとも１つの赤外線発光器を有する加熱手段とを備えることとにより達成される。

本発明の更なる目的は、本発明による装置の使用方法を提供することであり、この方法は、
・画像シーケンスの第１の投影が実施されるときに、カメラによって検出されたグレー・レベルを表す基準コードを各容積要素に割り当てることと、
・前記基準コードを、試料の表面上への、画像シーケンスの後段の投影が実施されるときに、カメラによって得られたデータと相関させ、それにより前記表面の座標を得ることとを含む。

その他の利点及び特徴は、単に非限定的な例としてのみ示され、且つ添付の図面に示される、以下の本発明の様々な実施形態の説明からより明白となるであろう。

図１は、試料２の表面１、例えば平坦面の、温度に応じた歪みを測定する装置を表す。この装置は、可視光検出カメラ３と、試料２を構造化光で構造的に照射して、試料２の表面１の平面に垂直な動き又は歪みを測定するための第１の光源４とを備える。

構造化照射に使用される技術は、合成画像の投影を含む。この技術は、表面１に画像シーケンスを照射することによって実施される。図５に表されるように、各画像は、周期パターンＭ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）を含み、画像シーケンスの様々な画像の周期パターンは、異なる周期性のピッチをそれぞれ呈する。かかる技術は、特に、表面形状間の差だけ、更には、ある高さよりも小さい差だけにしか感度を示さないモアレ型技術とは異なり、表面形状が絶対的に画定されることを可能とする。

図１では、軸Ｚは、表面１の平面に垂直な方向を表す。第１の光源４は、例えば、ＬＣＤ（液晶表示装置）若しくはＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）型の白色光プロジェクタ、又は、レーザ・プロジェクタによって形成される。この装置は、試料２の表面１のＸＹ平面における歪みを画像相関によって既に知られている対応で測定するための、白色又はカラーの、コヒーレントな、又はそうでない単色光によって試料２を照射する第２の光源５を含む。第２の光源５は、例えば、発光ダイオードによって形成される。また、カメラ３は、画像相関による測定にも使用される。

画像相関による歪み測定技術は、表面の光学的な非均質性、すなわち、表面平面における反射及び吸収特性のばらつきに基づき、従って、例えば、記録画像のグレー・レベルにばらつきが生じることになる。表面１の歪みが表面平面で生じると、非均質性も動き、カメラ３はその歪みの前に記録された画像とは異なる画像を記録する。２つの画像を互いに、又は基準画像と比較することによって、表面平面における歪みが決定されることが可能となる。このように、画像相関法に伴う処理は、同じ照射状態下で、２つの異なる時間で、且つ、試料への異なる応力印加状態下でそれぞれ記録された、表面１の２つの画像の差を考慮するものである。

図１に表された特定の実施形態では、試料２は、可視及び赤外光を通す格納容器６内に配置されており、この容器は、光源４及び５からそれぞれ発生する光線７及び８の透過を可能とし、且つ、試料２によって発せられ、格納容器６の外側に配置されたカメラ３によって検出される光Ｌの透過を可能としている。格納容器６は、短及び中赤外線の吸収を最小限にするように、例えば、水酸化物グループＯＨ等の不純物の少ないシリカ石英でできている。この透明格納容器６の外側には、好ましくは試料２に向けて方向付けることができる、少なくとも１つの赤外線発光器が配置されている。

１つ（又は複数）の赤外線発光器は、大部分がカメラ３によって検出されないスペクトル帯の赤外光を発生し、格納容器の内側に配置されることが可能である。この場合、格納容器６は赤外光を通さなくてもよい。しかし、格納容器６は、可視光Ｌを少なくとも局所的に通さなければならない。赤外線による加熱と、透明格納容器６との組合せは、特に、カメラ３を妨害せずに試料が加熱されること、及び、非常に優れた温度均質性が試料に得られることを可能とする。従って、動的測定、すなわち、温度変化と同時の測定が優れた精度で実施されることができる。

図１では、赤外線発光器は、透明格納容器６の外側で、その格納容器６の両側に配置された、赤外線ＩＲ１を発する２つのランプ９によって形成され、それにより、試料２が放射によって加熱されることが可能となっている。好ましい実施形態では、この装置は、試料の中心に対して対称に配置された８つの赤外線ランプを含み、従って、試料が一様に加熱されることを可能とし、非対称な照射による照射のために温度勾配が生じることはない。格納容器６は赤外光を通すので、赤外線ランプ９によって発せられる放射線は、格納容器６によって試料２まで透過される。格納容器６の表面は、好ましくは、優れた平坦度と低い粗度とを呈し、従って、赤外線ＩＲ、並びに光線７及び８の透過を容易にしている。

図１では、格納容器６は、冷却剤、例えばヘリウム用の入口１０を含み、この入口は、弁１２を用いてタンク１１に連結されている。格納容器６は、更に、冷却剤が格納容器から除去されることを可能とする出口１３を備える。また、冷却は、窒素、又は加湿窒素を含む混合物、更には湿潤空気を投入することによって、また、熱電効果を用いても実施されることができる。

図１では、試料２は、格納容器６とは機械的に切り離された試料支持部１４上に配置され、すなわち、支持部１４は格納容器６と直接接触していない。従って、格納容器６のどんな歪みや動きも、試料２には伝達されない。支持部１４は、好ましくは、試料の温度が制御され、迅速に改変されることを可能とするように、低い熱慣性を有する。支持部１４は、好ましくは、赤外線ＩＲを通し、例えば、シリカ石英でできている。支持部１４は、図１に表されるように、例えば、第２の大理石プレート２６上で空気クッションによって支持された第１の大理石プレート２５上に固定されることができる。

カメラ３と赤外線ランプ９とは、ランプ９のスペクトルが、カメラ３によって検出されるスペクトルと一致しないように適応されることができる。カメラ３は、好ましくは、赤外線ランプ９によって発せられた赤外線ＩＲのために光検出が妨害されるのを防止するために、赤色及び赤外光フィルタ１５を備える。赤外線ランプ９は、好ましくは、図２に表されるように、炭素ブレード（ｃａｒｂｏｎ ｂｒａｉｄ）でできたフィラメント１８を備え、それにより平均波長が約２マイクロメートルの赤外光ＩＲ１を発生する。従って、この赤外線発光器は、大部分がカメラによって検出されないスペクトル帯の赤外光を発生する。

本発明による装置は、試料、例えば、いくつかの部品から構成され得るマイクロエレクトロニクス・アセンブリの、可視表面の形状と歪みとを測定することを可能とする。表面は、装置に対して様々な高さ、且つ様々な角度で配置されることができ、また、少なくとも局所的にほぼ平坦である。

測定は、試料の外部応力、例えば、温度、圧力、湿度、磁界、電磁波（マイクロ波）、機械的応力等の物理量に対応した様々な条件下で、又は条件を変えて実施される。こうした応力印加は、様々な物理的過程、例えば、熱放散、又は状態変化、例えば材料の重合等を生じ得る。この測定装置は、これらの物理的過程が、上述されたように特徴付けられることを可能とする。様々な応力が、どんな手段によっても既に知られた対応で生成されることができる。

上述された、試料への応力印加は全て、例えば制御装置１７を用いて周期的に実施されることができる。従って、試料２を構成している電子回路の動作は、光学測定が行われるときに、周期的に中断され、再開されることができる。

試料が電子構成部品である場合、このプロセスは、前記電子構成部品を動作させることを含むことができる。従って、第１、第２及び／又は第３の測定手段を用いた測定は、電子構成部品が動作しているときに実施されることが可能であり、このことは、試料に応力を印加する特定の策となる。この装置は、例えば、制御装置１７と試料２との間に、電気接続部２７を備えることができ、それにより、制御信号Ｓｃを伝送し、試料２を構成する電子回路を動作させることを可能としている。

この装置は、試料への物理的応力の印加量、例えば、圧力、温度、湿度、磁界、電界、熱放散、相変化、重合等を測定するためのセンサ又は検出器を備える。この試料への物理的応力の印加量は、この装置が、恒久又は過渡状態で試料に応力印加されるのと同時に、表面形状と歪みとの計測を実施することを可能としながら、受動的に制御されること（例えば、分離装置によって温度が制御されることができる）、又は、対応する試料応力生成装置を用いて（例えば熱源によって）能動的に制御されることができる。例えば、コイルを用いて磁界が印加されることができ、又は、制御された大気圧が格納容器６内に生成されることができる。制御装置は、好ましくは、この応力生成が、測定、又は検出された物理量に対応してサーボ制御されることを可能とする。好ましい実施形態では、この装置は、温度測定要素を含み、応力生成装置は、加熱及び冷却要素によって形成され、それにより、温度が制御されることを可能としている。

図１に表された実施形態では、この装置は、試料２の温度Ｔを測定するように試料２に接して配置された温度計１６を備える。いくつかの温度計が、いくつかの離れた位置に配置されることができる。温度Ｔ又は複数の温度を表す信号が、加熱及び冷却手段の、温度Ｔによるサーボ制御によって、制御装置１７に伝送される。図１に表された実施形態では、赤外線ランプ９と、ヘリウム弁１２とは、予め設定された温度Ｔを確立又は維持するように、又は、温度Ｔを予め設定された変動率で変動させるように、制御装置１７によって制御されている。

本発明による装置は、温度が±３℃までの率で変動されることを可能とし、従って、温度Ｔに対する歪みが、絶えず、すなわち各温度変化の後で熱平衡が確立されるのを待つ必要なく、測定されることを可能としている。

特定の実施形態では、構造化照射と画像相関とによる測定が交互に実施される。図３は、構造化照射（ＩＳ）と、画像相関（ＣＩ）とによる測定の、時間ｔに対する交互の活動化を示す。構造化照射による第１の測定手段は、持続時間Ｔ１を有する第１のフェイズ（ｐｈａｓｅ）の間活動化される（この場合、図３では、曲線ＩＳは値１を取る）。次に、画像相関による第２の測定手段が、持続時間Ｔ２を有する第２のフェイズの間活動化される（この場合、図３では、曲線ＩＳは値１を取る）。持続時間Ｔ１は、例えば４秒から５秒の間に含まれ、一方、持続時間Ｔ２は、約２００ミリ秒でよい。構造化照射による測定は、一般に、グレー又はカラー・レベルの画像シーケンス、例えば２０個の画像を、第１の光源４を用いて投影することを含む。画像相関による測定は、第２の光源５を用いて試料を照射することを含む。検出カメラ３の動作は、第１及び第２の持続時間の間、第１の光源４及び第２の光源５とそれぞれ同期される。従って、検出カメラ３は、第１及び第２の測定にそれぞれ使用される画像が、交互に得られることを可能とする。このカメラは、様々な解像度の画像を生成することができ、取得パラメータは、第１及び第２の測定で異なっていてもよい。

各測定間の交番が十分に短い期間、例えば約５秒以下であり、且つ変動率が十分に高い、例えば約±３℃である場合、マイクロエレクトロニクス試料の歪みは、過渡状況において動的に、すなわち、試料が熱平衡に達する前に測定されることができる。

構造化光による歪み又は表面形状測定技術は、従来より、均質な様相を有する、すなわち、均質な光反射、吸収及び拡散特性を有する粗面に適用されてきた。画像相関による歪み測定技術は、表面の非均質性、すなわち、表面平面における、反射、吸収、及び拡散特性のばらつきに基づいている。これら２つの技術の同時適用を最適化するために、本発明による装置の使用方法は、図４に表されるように、試料２の表面１上に、マイクロメートル粒子１９を、例えばＣａＣＯ_３又はチョークを含む粉末又は塗料の形で堆積させることを含む。粒子１９は、粒子１９が表面１に接着されるように堆積され、従って、それらの粒子は表面の歪みに追従する（ｆｏｌｌｏｗ）ことになる。例えば、こうした粒子は、エアロゾルの形で堆積されることができる。粒子の堆積は、好ましくは可逆性であり、すなわち、歪みが測定された後、粒子は除去されることができる。従って、試料２の表面１は、画像相関による測定を可能とするマイクロメートル規模で非均質とされ、且つ、構造照射による測定を可能とするミリメートル規模でその均質な様相を維持する。画像相関による測定は、かすめ入射角を有し、場合によっては、表面のスペックル様相を強調することができる単色光で照射することによって最適化されることができる。

構造化光は、実際には、試料の表面上で約１ミリメートルのピッチを呈する正弦波型のものでよく、一方、画像相関において考慮される非均質性の規模は、マイクロメートルでよい。従って、マイクロメートル粒子の堆積が、構造化光による測定を妨げることはない。堆積される粒子がより大きいサイズのものである場合、構造化光による測定に伴う画像処理では、マイクロメートル規模での非均質性を計算の際に考慮する必要があり得、これは、あるサイズの粒子まで行われることがある。堆積は、表面１の初期状態が、測定後に再度確立されることを可能とする、可逆的な投射（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）によって実施されることができる。表面１が研磨され、非常に反射する場合、又は、表面が非常に大きな非均質性を呈する場合、粒子の堆積が、特に、測定が表面特性とは無関係に行われることを可能とする。

構造化光による測定に対応した画像を取得するには、例えば、２ｃｍ〜１５ｃｍの間に含まれる横方向寸法を有する観測野では、試料上のミリメートル規模での変動を用いて事象が同定され、一方、画像相関による測定では、マイクロメートル規模の解像度が必要となる。従って、それぞれの画像を取得するためにカメラの解像度を適応させることが可能であり、それにより、特に、構造化照射に対応した測定では積分時間が低減されることが可能となる。別の実施形態では、カメラの解像度は、常にマイクロメートル規模である。後者の場合、マイクロメートル信号は、構造化照射に対応して処理する画像処理を用いてフィルタリングされることができる。

必要とされる所定の解像度において、試料２の表面１がカメラ３の視野よりも広い場合、適当な光学手段、例えば対物レンズ、ズーム・レンズ、又は顕微鏡を使用して、試料２の表面１のいくつかの部分のいくつかの測定をそれぞれ実施することが可能である。従って、画像取得は、視野ごとに実施されることができる。こうした画像取得のためには、測定手段を試料２に対して動かすのではなく、試料２を動かすことが好ましく、必要なら、格納容器６を用いて、研磨花崗岩の２枚のプレートを備える装置を、例えば、２枚のプレート間で確立された空気クッションを用いて相対的に動かすことが好ましい。

本発明は、本明細書に表された実施形態のみに限られるものではない。特に、格納容器６は、可視光Ｌのみを局所的にのみ通すようにすることもできる。

本発明の別の実施形態では、この装置は、試料によって発せられた赤外線ＩＲ２を検出する第３の測定手段、例えば、８〜１６マイクロメートルの間に含まれる波長を有する放射線に感度を示す赤外線カメラ又は赤外線検出器２０（図１）を備える。第３の測定手段は、好ましくは格納容器６の外側に配置される。この場合、格納容器６は、例えば、試料２によって発せられた赤外線、すなわち、例えば８〜１６マイクロメートルの間に含まれる波長を通す、例えばマイクロボロメータ検出器２０用の窓２１を備える。

試料によって発せられた赤外線は、試料の温度が決定されることを可能とし、更に、試料の表面及び内部での熱弾性歪み、損傷、不可逆的欠陥の形成、及び衝撃が、対応する放散熱を用いて特徴付けられることを可能とする。この場合、加熱手段は、好ましくは、温度を周期的に変動させる手段を備える。

赤外線発光器が格納容器６の外側に配置される場合、格納容器６は、通常約２マイクロメートルの加熱波長を少なくとも局所的に通すことができる。更に、格納容器６は、通常８〜１６マイクロメートルの間に含まれる赤外線による温度測定波長を通すことができる。従って、格納容器６は、例えば、約２マイクロメートル及び／又は８〜１６マイクロメートルの波長を通すいくつかの窓を含み、これらの窓は、窓に面して配置された加熱用赤外線発光器、又は、高温計又は赤外線カメラ等の温度測定手段にそれぞれ対応している。

この装置の使用方法は、好ましくは、画像シーケンスの第１の投影が実施されるときに、カメラ３によって検出されたグレー・レベルを表す基準コードを各容積要素に割り当てることを含む。次いで、前記基準コードは、試料２の表面１上への画像シーケンスの後段の投影の間にカメラによって得られたデータと相関され、それにより、前記表面１の座標を得る。これらのステップは、例えば、図１に表された制御装置１７を用いて実施されることができる。

代表的な基準コードの各容積要素への割当ては、基準面、例えば、平坦且つ一様な表面が、視野内で異なる高さで配置される、較正ステップに伴われることができる。各高さは、Ｚ軸（図１）に沿ったレベルに対応する。各高さごとに、画像シーケンスが基準面上に投影され、画像シーケンスが基準面上に投影されるときにカメラ３によって検出されたグレー・レベルから基準コードが決定される。Ｚ軸に沿った所与のレベルごとの、カメラによる各画像の取得は、同じ面に配置された複数の容積要素に対応する。従って、複数の画像の取得は、平行な面の連続に対応する。従って、視野の容積の各点は、そこに関連する容積要素を有する。また、割当ては、原則として、装置全体の特性を考慮して理論的に実施されることができる。

測定手段３、２０の測定野を変えるために、この装置は、試料を、測定手段３、２０と、加熱手段９と、光源４、５とに対して相対的に動かす作動装置を備えることができる。従って、図１の矢印２４によって表されるように、試料は、例えばＺ軸に沿って動かされることができる。別の実施形態では、カメラ３と光源４とは、図１の矢印２２ａと２２ｂとによって表されるように、それら自体の縦軸に沿って動かされることができる。図１の矢印２３によって表されるように、カメラ３と光源４との相対的な回転運動も想定され得る。

本発明による歪み測定装置の特定の実施形態の概略図である。 本発明による装置の赤外線ランプの特定の実施形態を表す。 活動化フェイズの交番を含む、本発明による装置の使用方法の特定の実施形態を示す。 マイクロメートル粒子の堆積を含む、本発明による装置の使用方法の特定の実施形態を示す。 周期パターンの特定の実施形態を示す。

符号の説明

１ 表面
２ 試料
３ 光検出カメラ
４、５ 光源
６ 格納容器
７、８、Ｌ 可視光
９ 赤外線発光器
１０ 冷却剤入口
１３ 出口
１４ 試料支持部
１５ 赤外光フィルタ
１７ 温度制御手段
１９ マイクロメートル粒子
２０ 第３の測定手段
２１ 窓
Ｍ 周期パターン
ＩＲ 赤外線
ＩＲ２ 赤外線

Claims (18)

1. 表面形状と、所定の平面に垂直な動きとを測定する第１の測定手段と、
   表面によって画定された平面にある歪みを画像相関によって測定する第２の測定手段であって、前記第１及び第２の測定手段が、少なくとも１つの共通の光検出カメラ（３）を使用する第２の測定手段と、
   加熱手段と、試料（２）の温度を測定する手段とを備える、試料（２）の少なくとも１つの表面（１）の表面形状と歪みとを測定する装置であって、
   前記第１の測定手段が、前記表面に画像シーケンスを照射することによって合成像を投影する手段を備え、各画像が周期パターン（Ｍ）を含み、前記画像シーケンスの様々な画像の前記周期パターンが、異なる周期性のピッチをそれぞれ呈することと、
   前記装置が、前記試料（２）が中に配置され、可視光（Ｌ）を少なくとも局所的に通す格納容器（６）と、前記カメラによって検出されない赤外光を発生する少なくとも１つの赤外線発光器（９）を有する加熱手段とを備えることとを特徴とする装置。
2. 前記装置が、前記画像シーケンスの第１の投影が実施されるときに、前記カメラ（３）によって検出されたグレー・レベルを表す基準コードを各容積要素に割り当てる手段と、
   前記基準コードを、前記試料（２）の前記表面（１）上への、前記画像シーケンスの後段の投影が実施されるときに、前記カメラによって得られたデータと相関させる手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記装置が、前記試料（２）によって発せられた赤外線（ＩＲ２）を検出する第３の測定手段（２０）を備えることを特徴とする請求項１及び２のいずれか一項に記載の装置。
4. 前記装置が、前記試料を、前記測定手段（３、２０）と、前記加熱手段（９）と、光源（４、５）とに対して相対的に動かす手段を含み、それにより、前記測定手段（３、２０）の測定野を変動可能にすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記第３の測定手段が、前記格納容器（６）の外側に配置され、前記格納容器（６）が、前記試料（２）によって発せられた前記赤外線（ＩＲ２）を通す窓（２１）を備えることを特徴とする請求項３に記載の装置。
6. 前記装置が、前記試料への応力印加を周期的に変動させる手段を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記装置が、前記格納容器（６）とは機械的に切り離された試料支持部（１４）を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記試料支持部（１４）が、赤外線（ＩＲ）を通すことを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 前記加熱手段が、前記試料（２）の温度測定によるサーボ制御よる温度制御手段（１７）を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の装置。
10. いくつかの赤外線加熱発光器（９）が、前記格納容器（６）の方向に向けられ、且つ前記格納容器（６）の外側に配置されることが可能であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記カメラ（３）が、赤色及び赤外光フィルタ（１５）を備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記装置が、冷却手段を備えることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記格納容器（６）が、可視光（７、８、Ｌ）と、赤外光（ＩＲ）とを通し、前記冷却手段が、冷却剤によって前記試料（２）を冷却する手段を備えることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. 前記冷却手段が、前記格納容器（６）に配置された少なくとも１つの冷却剤入口（１０）と、前記冷却剤が前記格納容器（６）から除去されることを可能とする少なくとも１つの出口（１３）とを備えることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
15. 前記装置が、
    前記画像シーケンスの第１の投影が実施されるときに、前記カメラ（３）によって検出されたグレー・レベルを表す基準コードを各容積要素に割り当てることと、
    前記基準コードを、前記試料（２）の前記表面（１）上への、前記画像シーケンスの後段の投影が実施されるときに、前記カメラによって得られたデータと相関させ、それにより前記表面（１）の座標を得ることとを含むことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の装置の使用方法。
16. 前記方法が、前記第１及び第２の測定手段のそれぞれ第１及び第２の活動化フェイズを交番させることを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記方法が、前記試料（２）の前記表面（１）上に、マイクロメートル粒子（１９）が前記表面に接着されるように前記粒子（１９）を堆積させることを含むことを特徴とする請求項１５及び１６の一項に記載の方法。
18. 前記試料が電子構成部品であり、前記方法が、前記電子構成部品を動作させることを含み、前記電子構成部品が動作しているときに、前記第１、第２、及び／又は第３の測定手段による測定が実施されることを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか一項に記載の方法。

Images