WO2005103790A1

WO2005103790A1 - Perfilómetro óptico de tecnología dual (confocal e intererométrica) para la inspección y medición tridimensional de superficies

Info

Publication number: WO2005103790A1
Application number: PCT/ES2005/000204
Authority: WO
Inventors: Ferran Laguarta Bertran; Roger Artigas Pursals; Cristina Cadevall Artigues
Original assignee: Universitat Politècnica De Catalunya
Priority date: 2004-04-23
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2005-11-03
Also published as: EP1739471B1; KR100854976B1; CA2562380A1; JP4521028B2; JP2007534019A; ATE372528T1; EP1739471A1; DE602005002361T2; TWI355508B; KR20070012488A; US20070165241A1; CN100498416C; ES2243129A1; CN1961238A; TW200538757A; ES2243129B1; DE602005002361D1; CA2562380C; US7636167B2

Abstract

Comprende una fuente de luz (LED), unos divisores de haz (por lo menos uno es polarizante), y medios de generación de patrones de iluminación (microvisualizador LCOS) y objetivos microscópicos intercambiables que son objetivos convencionales con los que se pueden obtener imágenes confocales y objetivos interferométricos con los que se pueden obtener imágenes interferométricas. El microvisualizador puede generar una secuencia de patrones de iluminación para obtener imágenes confocales o una apertura total de todos los pixeles de iluminación para obtener imágenes interferométricas. Presenta un diseño compacto que permite la medida rápida y sin contacto de la forma y la textura de todo tipo de superficies a escala micro y nanométrica, incluso en muestras estructuradas o estratificadas que contienen materiales diferentes.

Description

PERFILOMETRO ÓPTICO DE TECNOLOGÍA DUAL (CONFOCAL E INTERFEROMÉTRICA) PARA LA INSPECCIÓN Y MEDICIÓN TRIDIMENSIONAL DE SUPERFICIES La invención pertenece al sector técnico de la metrología óptica, es decir, aquélla en la que no se produce contacto físico entre el dispositivo de medida y la muestra que se analiza. Existen innumerables aplicaciones para las cuales es necesario conocer la topografía de la superficie de un objeto y determinar asi la forma microscópica que éste presenta.. Este análisis puede formar parte, por ejemplo, de un procedimiento de control de calidad. Las nuevas aplicaciones de materiales asi como los nuevos procesos de fabricación están produciendo un aumento sistemático de las demandas del mercado referentes a procedimientos para la inspección de superficies asi como el desarrollo de perfilómetros ópticos. En este sentido, existen actualmente dos tecnologías basadas en la formación de imágenes que, en los últimos años, han competido duramente para hacerse con el mercado de la metrología superficial óptica. Se trata de la técnica confocal y . la técnica interferométrica, ambas capaces de medir de manera precisa y fiable topografías superficiales a escala micrométrica o nanométrica. Sin embargo, tal como se verá en lo sucesivo, los principios de medición implicados en la técnica confocal y la técnica interferométrica son muy diferentes, de modo que las capacidades de las mismas resultan más complementarias que coincidentes.

Perfilometria confocal. Los perfilómetros confocales permiten medir la altura de superficies con textura muy variable (desde superficies muy rugosas hasta superficies pulidas) barriendo la muestra verticalmente por etapas de manera que cada punto de la superficie pasa a través del foco. La altura de la superficie en cada punto se obtiene detectando la posición del valor máximo de la respuesta axial. Debido a que solamente se iluminan a la vez uno o unos pocos puntos de la superficie, es necesario efectuar un barrido en el plano con el fin de construir la respuesta axial, es decir, la imagen confocal, en cada etapa vertical para todos los puntos contenidos dentro del campo de visión del objetivo utilizado. Ejemplos de este tipo de perfilómetro se describen, por ejemplo, en la patente europea EP0485803, que se refiere a un dispositivo óptico que utiliza una trayectoria de haz confocal con una matriz de fuentes de luz y una matriz de detectores. La matriz de iluminación se proyecta en un plano focal que se encuentra en la superficie del objeto o cerca de la misma. La radiación que se refleja en el plano focal se dirige directamente, a través de un divisor de haz, sobre la superficie receptora de un dispositivo CCD. La representación de la matriz de iluminación en la superficie receptora se realza de tal manera que las zonas sensibles a la luz del receptor actúan como diafragmas confocales. Las señales de los elementos del detector que reciben solamente la luz que se dispersa fuera del plano focal no se tienen en cuenta, o se hace de manera independiente, en la evaluación. La patente americana US5.239.178 describe un dispositivo óptico similar en el cual se prevé una malla de iluminación y una malla de detección dispuestas confocalmente respecto a un objeto. La malla de iluminación puede presentar un tamaño de malla variable formada, por ejemplo, por una matriz de LEDs. Perfilometria interferométrica. En este caso, un haz de luz atraviesa un divisor de haz. Una parte del haz se dirige hacia la superficie de la muestra y la otra parte del haz se dirige hacia un espejo de referencia. La luz reflejada por estas superficies se recombina y se forma un patrón de franjas de interferencia . En la perfilometria interferométrica son conocidas las técnicas de desplazamiento de fase (PSI) con las que se puede medir la topografía de superficies muy lisas y continuas con una resolución subnanométrica. La muestra, que debe encontrarse en el foco, es barrida verticalmente en etapas, que son una fracción muy precisa de la longitud de onda. Los algoritmos del perfilado producen un mapa de fase de la superficie, el cual se convierte en el mapa de alturas correspondiente mediante un procedimiento de cálculo apropiado, denominado " unwrapping" . En los perfilómetros interferométricos son conocidas también las técnicas de barrido vertical con luz blanca (VSI) destinadas a medir la , topografía de superficies lisas o bien moderadamente rugosas. El contraste máximo de las franjas de interferencia se produce en la mejor posición del foco para cada punto de la superficie de la muestra. La muestra es barrida verticalmente en etapas de manera que cada punto de la superficie atraviesa el foco. La altura de la superficie en cada punto se obtiene detectando la posición del máximo de la envolvente del interferograma. Ejemplos de este tipo de perfilómetro se describen, por ejemplo, en la patente americana US5.563.706, que se refiere a un perfilómetro superficial interferométrico. La luz reflejada a una superficie de referencia y a una superficie de muestra se envia a un sistema óptico de formación de imágenes a través de un divisor de haz, y las franjas de interferencia formadas a partir de la luz reflejada de ambas superficies se observa a través de un sistema óptico de detección. Se dispone un elemento óptico de alineamiento en una trayectoria óptica entre el sistema óptico de formación de imágenes y un plano de imagen de las franjas de interferencia, de manera que el punto focal posterior del elemento óptico de alineamiento se sitúa en el plano de la imagen. En la patente americana US6.665.075, por ejemplo, se describe un sistema de formación de imágenes que utiliza un interferómetro de desplazamiento de fase (PSI) y que incluye, además, un transmisor, un divisor de haz, un inversor de fase y un receptor. El transmisor transmite un impulso de señal que se separa en un impulso de medida y un impulso de referencia. El impulso de medida se aplica a una muestra y el inversor de fase introduce un desfase entre ambos impulsos los cuales son recombinados para formar un impulso combinado que es detectado por el receptor. En la patente Americana US6.636.317 se propone que el divisor de haz se monte ligeramente inclinado de la vertical respecto al haz de luz incidente. En el interferómetro óptico descrito, el haz de luz incidente se divide en dos trayectorias ópticas que se cruzan en ángulo recto a través de dicho divisor de haz. En cada trayectoria óptica, la luz de reflexión se refleja totalmente mediante una unidad de reflexión, mientras que la luz de transmisión es reflejada por una segunda unidad de reflexión. La luz de reflexión de ambas unidades de reflexión se combinan de nuevo a través del divisor de haz y las recibe un receptor de luz. Los interferómetros de tipo PSI o VSI descritos pueden conseguir mediciones muy rápidas a una escala micrométrica y nanométrica. Además, la técnica VSI no tiene limitación intrínseca del rango vertical de medida. Sin embargo, ambas técnicas presentan el inconveniente de que no pueden tratar con facilidad superficies lisas muy inclinadas asi como muestras estructuradas que contengan materiales distintos. Los interferómetros de tipo PSI permiten al usuario llevar a cabo mediciones de forma y textura incluso por debajo de una escala de 0,1 nm. Sin embargo, presentan el inconveniente de un rango vertical de medida extremadamente limitado. Los perfilómetros confocales basados en la formación de imágenes descritos anteriormente solucionan muchas de las dificultades de la técnica de la interferometria e incluso proporcionan la mejor resolución lateral que se puede obtener con un sistema óptico. Sin embargo, éstos presentan una resolución vertical limitada que depende del valor de abertura numérica y no permiten obtener repetibilidades del orden de 0,1 nm. En los perfilómetros confocales pueden utilizarse objetivos de gran aumento y abertura numérica, 150X y 0,95, respectivamente. En cambio, los aumentos que pueden utilizarse en interferómetros de tipo PSI y VSI están limitados en la práctica a 50X. Pueden obtenerse mayores aumentos utilizando otro tipo de objetivos, pero resultan extremadamente costosos y no son prácticos. Es deseable, por lo tanto, disponer un perfilómetro con el cual se puedan realizar representaciones de superficies lisas o relativamente rugosas y con cierta inclinación para determinar su forma, textura, etc. en muestras de materiales distintos con una resolución a escala subnanométrica. La presente invención introduce un nuevo dispositivo de metrología óptica de superficies, es decir, para la medición de superficies sin contacto físico. Se trata de un perfilómetro de tecnología dual (confocal e interferométrica) con el cual se obtienen, en un mismo dispositivo, las ventajas de ambas técnicas, siendo dicho dispositivo de naturaleza compacta y sin ningún elemento móvil. El perfilómetro de la invención puede comportarse como perfilómetro confocal o como perfilómetro interferométrico, lo cual proporciona un amplio espectro de aplicaciones y ventajas adicionales. Por lo tanto, el perfilómetro óptico de tecnología dual de la invención proporciona todas las prestaciones requeridas para el análisis de la superficie de una muestra, siendo adecuado para realizar mediciones de manera repetitiva y exacta de superficies muy planas y lisas, con características de forma a escala nanométrica. Con el perfilómetro de la invención también es posible realizar mediciones de superficies muy rugosas, con características de un elevado factor de forma y de gran inclinación. Pueden realizarse también mediciones de altura de muestras estructuradas o estratificadas que contengan materiales diferentes y superficies inclinadas, todo ello, como se ha indicado, con un mismo dispositivo. De acuerdo con la invención, se dispone un perfilómetro óptico de tecnología dual (confocal e interferométrica) que comprende una fuente de luz que incluye un diodo emisor de luz, unos divisores de haz, un dispositivo CCD y una pluralidad de objetivos microscópicos intercambiables. Estos objetivos microscópicos intercambiables comprenden objetivos convencionales con los que se pueden obtener imágenes confocales y objetivos interferométricos con los que se pueden obtener imágenes interferométricas. Todos los citados objetivos microscópicos intercambiables se montan en un elemento giratorio que permite intercambiarlos con facilidad de acuerdo con el modo de funcionamiento del perfilómetro que se desee. El perfilómetro de la invención va equipado con medios de generación de patrones de iluminación formados por un microvisualizador de cristal liquido sobre silicio (LCOS) . Este microvisualizador LCOS permite generar una secuencia de patrones de iluminación con la cual, mediante la aplicación de los algoritmos adecuados, se obtienen imágenes confocales o bien permite una abertura total de todos los pixeles de iluminación con la cual se obtienen imágenes interferométricas. El perfilómetro se completa con un divisor de haz polarizante asociado a dicho microvisualizador. Preferiblemente, el diodo emisor de luz emite un espectro de luz con una longitud de coherencia comprendida en el margen de entre 2 y 10 μm. Este intervalo permite aplicar tanto la técnica de perfilometria interferométrica de desplazamiento de fase (PSI) como la técnica de perfilometria de barrido vertical con luz blanca (VSI) . El rango de valores óptimo para la longitud de coherencia del espectro de luz emitido es entre 4 y 6 μm. Finalmente, el perfilómetro va equipado con un sistema de desplazamiento para efectuar el barrido vertical de la muestra necesario para que todos los puntos de la superficie pasen a través del foco. Este barrido es necesario tanto para la perfilometria confocal como para la perfilometria interferométrica (PSI) y (VSI) . El barrido vertical para la medición de la topografía de la superficie de la muestra se realiza mediante un sistema de desplazamiento vertical que puede ser un medio de accionamiento por motor o bien un accionamiento piezoeléctrico (PZT). Ambos sistemas (desplazamiento motorizado o piezoeléctrico) pueden ser controlados mediante sistemas de lazo abierto o preferiblemente de lazo cerrado. Con esta simple configuración estructural se obtiene un perfilómetro de medición sin contacto el cual presenta un diseño robusto y compacto, el cual puede acoplarse, por ejemplo, al brazo de un sistema de accionamiento por robot para realizar mediciones en posiciones complicadas, por ejemplo en una posición inclinada, en procedimientos de control de procesos. El carácter dual (confocal e interferométrico) del perfilómetro de la invención permite que éste pueda funcionar como dispositivo de representación confocal o como dispositivo de representación interferométrica para el análisis de superficies, simplemente seleccionando, en el mismo dispositivo, el objetivo microscópico activo adecuado por medio del elemento giratorio donde éstos van montados. El perfilómetro de la invención resulta extremadamente versátil y adecuado para realizar mediciones precisas de la forma y la textura de todo tipo de superficies a escala micro y nanométrica, incluyendo muestras estructuradas o estratificadas que contienen materiales diferentes. Son muchas las aplicaciones a las cuales puede destinarse el perfilómetro de la invención. A modo de ejemplo, el perfilómetro de la invención puede utilizarse para la medición de superficies con elevados factores de forma como, por ejemplo, las que contienen ranuras, agujeros o indentaciones, superficies pulidas con elevadas inclinaciones como, por ejemplo, las de estructuras micro- ópticas como microlentes y microprismas o superficies micromecanizadas en Silicio, superficies muy rugosas y poco reflectantes como, por ejemplo, el papel, superficies de muy baja rugosidad que incluyen materiales diferentes como, por ejemplo, los microdispositivos ópticos o electrónicos, superficies de distintas texturas y de dimensiones relativamente grandes como, por ejemplo, un molde, una moneda o una oblea, las cuales pueden medirse con la opción del cosido de campos (" field sti tching" ) , etc. Se explica a continuación el funcionamiento dual del perfilómetro de la presente invención. En el modo confocal, el usuario selecciona un objetivo microscópico convencional, activándose también un software de adquisición asociado a dicho modo de funcionamiento. La fuente de luz (LED) emite un haz de luz modulado que pasa a través de un colimador y atraviesa el divisor de haz polarizante (PBS) . La luz reflejada en el PBS incide en el microvisualizador LCOS y se refleja en el mismo con una polarización que depende del estado asignado a cada pixel para cada patrón de iluminación representado. El haz reflejado en el LCOS atraviesa nuevamente el PBS, donde se produce la discriminación entre las distintas polarizaciones, un sistema óptico auxiliar y se refleja en otro divisor de haz hacia el objetivo microscópico. El haz de luz incide sobre la superficie de la muestra a medir sobre la que se proyecta el patrón de luz generado en el LCOS. La luz reflejada o difundida en la superficie de la muestra atraviesa nuevamente el objetivo microscópico, el divisor de haz y un sistema óptico auxiliar (lente de campo) para incidir sobre el dispositivo CCD en el cual se proyecta la imagen de la superficie de la muestra que se encuentra en foco. En el modo confocal sólo se iluminan simultáneamente uno o algunos puntos de la superficie de la muestra mediante el patrón de iluminación representado en el microvisualizador LCOS y para cada uno de ellos se calcula la respuesta axial con el algoritmo adecuado. Para cubrir todos los puntos de la superficie a medir es necesario proyectar sobre la misma una serie de patrones de iluminación para obtener el valor de la respuesta axial en todos los puntos comprendidos dentro del campo de visión. De esta manera se obtiene la imagen confocal para una posición vertical determinada en la que para cada punto el valor correspondiente de la respuesta axial será tanto mayor cuanto más cerca se encuentre de la posición de foco. Asi, las imágenes confocales ofrecen un contraste muy elevado ya que sólo se aprecia luz en las zonas que se encuentran cerca de foco, mientras que las zonas que se encuentran lejos de foco aparecen oscuras. Para medir la topografía de una superficie es necesario obtener una secuencia de imágenes confocales en distintos planos de la muestra situados a distintas alturas. A partir de estas imágenes, mediante el software adecuado, se obtiene una reconstrucción tridimensional de la superficie. Para obtener esta secuencia de imágenes es necesario disponer de un sistema de barrido vertical de la muestra. En el modo confocal descrito, el perfilómetro es capaz de realizar mediciones con una extraordinaria resolución lateral. Esto permite reducir el muestreo espacial hasta valores de 0,10 μm para un objetivo convencional de 150X , lo cual es ideal para mediciones de dimensiones criticas a escala nanométrica. En este modo se pueden utilizar objetivos de gran abertura numérica (NA) , los cuales permiten medir superficies pulidas con pendientes muy elevadas (de hasta 70°). También pueden utilizarse objetivos de súper larga distancia de trabajo (SLWD) con los que pueden medirse superficies con elevados factores de forma. En todos los casos, también pueden medirse muestras estructuradas que contengan materiales distintos . En el modo interferométrico, el usuario selecciona un objetivo microscópico interferométrico, activándose también el software de adquisición asociado al mismo. Al contrario que en el modo confocal, el microvisualizador tiene todos sus pixeles abiertos para iluminar al mismo tiempo toda la superficie analizada. Es decir, en el modo interferométrico no se proyectan patrones de iluminación, sino que se ilumina toda la superficie obteniéndose imágenes interferométricas para cada plano de análisis. El haz emitido atraviesa el divisor el cual dirige toda la luz hacia la superficie de la muestra cuya imagen se proyecta sobre el dispositivo CCD. La serie de imágenes interferométricas obtenidas al efectuar el barrido vertical de la muestra permite obtener, mediante el algoritmo adecuado, la topografía de la superficie de la muestra analizada. Con este modo es posible realizar con la técnica

PSI mediciones de superficies continuas y muy pulidas con repetibilidad vertical subnanométrica, con independencia del objetivo interferométrico utilizado, es decir, para todos los valores de abertura numérica. De la misma manera, con la técnica VSI es posible realizar mediciones de superficies pulidas y también rugosas con repetibilidad vertical nanométrica para todos los valores de abertura numérica. Además con la técnica VSI el rango vertical de medida es intrínsecamente ilimitado y las velocidades de barrido vertical pueden ser muy elevadas (hasta 100 μm/s) . El perfilómetro de la invención va equipado con un sistema informático que gestiona el software para los modos de funcionamiento descritos, cuyos resultados se visualizan en forma de texto, imagen o gráfico a través de un monitor. Los datos visualizados son, por ejemplo, representaciones isométricas, de contorno, de perfil, histogramas, transformadas de Fourier (FFT) , etc., de la topografía medida, asi como imágenes convencionales confocales e interferométricas de la superficie de la muestra. El software está diseñado para determinar los parámetros geométricos de la superficie analizada (altura, anchura, inclinación, volumen) , asi como de los parámetros de análisis (rugosidad, ondulación, etc) , y es capaz de realizar el filtrado de datos asi como funciones de interpolación para la restauración de puntos no medidos. El software está diseñado también para exportar datos en forma de texto o bien como archivos binarios y permite asimismo la impresión de informes. El equipo de medida basado en el perfilómetro óptico de tecnología dual de la invención puede completarse con un sistema de posicionamiento de las muestras compuesto por dos etapas de desplazamiento X-Y en el plano perpendicular al eje óptico del perfilómetro. Estas etapas pueden ser controladas manualmente o pueden estar accionadas mediante motores. En este caso, el mismo software del perfilómetro permite posicionar la zona de la muestra a medir dentro del campo de visión del objetivo utilizado mediante el uso de joysticks y también permite efectuar de manera automática medidas topográficas de perfiles o topografías extendidos más allá del campo de visión del objetivo mediante la técnica de cosido de campos ( " field stitching" ) . El equipo de medida también puede completarse mediante una etapa de nivelación de las muestras ("tip-tilt") necesaria en el caso de utilización de las técnicas interferométricas PSI y VSI para minimizar el número de franjas de interferencia que aparecen en el campo de visión. Se describe a continuación una realización preferida de un perfilómetro óptico de tecnología dual para la inspección y medición tridimensional de superficies. A partir de dicha descripción serán más claras las características y las ventajas del perfilómetro objeto de la presente invención. La descripción se dará, de aqui en adelante, a modo de ejemplo no limitativo, con referencia al dibujo que se adjunta en la presente memoria, el cual corresponde a una vista esquemática general de un perfilómetro óptico de acuerdo con la invención. El perfilómetro óptico de tecnología dual que se ilustra a modo de ejemplo en dicho dibujo que se adjunta en la presente memoria ha sido designado en conjunto por (1) • El perfilómetro óptico de tecnología dual (1) ilustrado comprende básicamente una fuente de luz (2) formada por un diodo emisor de luz de alta potencia con una longitud de onda de 480 nm y un patrón de emisión la bertiano. El espectro de luz emitido por dicho diodo emisor de luz (2) tiene una longitud de coherencia comprendida en el margen de 2-10 μm, preferiblemente entre 4 y 6 μm, de manera que permite aplicar tanto la técnica de perfilometria interferométrica de desplazamiento de fase (PSI) como la técnica de perfilometria de barrido vertical con luz blanca (VSI) . El perfilómetro óptico (1) incluye también unos divisores de haz (3, 4) de los cuales uno de ellos es un divisor de haz polarizante (3) asociado a un microvisualizador (5) . Se disponen tres objetivos microscópicos (6, 7, 8) montados en un soporte giratorio (9) que permite intercambiarlos con facilidad de acuerdo con el modo de funcionamiento del perfilómetro (1) que desee el usuario. Los objetivos microscópicos (6, 7, 8) son objetivos convencionales con los que se pueden obtener imágenes confocales y objetivos interferométricos con los que se pueden obtener imágenes interferométricas. El citado microvisualizador (5) forma parte de unos medios de generación de patrones de iluminación. En la realización mostrada, el citado microvisualizador (5) es un microvisualizador de cristal liquido sobre silicio ferroeléctrico (F-LCOS) adaptado para generar una secuencia de patrones de iluminación. Dicha secuencia de patrones de iluminación es tal que permite la obtención de imágenes confocales o bien una abertura total de todos los pixeles de iluminación para la obtención de imágenes interferométricas, de manera que el perfilómetro (1) puede funcionar en modo confocal o en modo interferométrico según las necesidades. También se incluyen sistemas ópticos auxiliares (14, 15) que actúan en combinación con los objetivos microscópicos (6, 7, 8) de manera que la imagen en el plano del citado microvisualizador LCOS (5) se proyecta sobre la superficie de la muestra (11) y ésta, a su vez, se proyecta sobre el dispositivo CCD (12) . En el modo confocal, el objetivo microscópico activo (8) es un objetivo microscópico convencional, activándose también un software de adquisición asociado a dicho modo de funcionamiento. La citada fuente de luz (LED) (2) emite un haz de luz modulado que es colimado por medio de un colimador (10) antes de llegar al divisor de haz polarizante (PBS) (3) . La parte del haz de luz reflejada en el PBS (3) incide sobre el microvisualizador LCOS (5) y se refleja en el mismo con una polarización que depende del estado asignado a cada pixel para cada patrón de iluminación representado. El haz reflejado en el LCOS (5) atraviesa nuevamente el PBS (3), un sistema óptico auxiliar (15) y se refleja en el divisor de haz (4) hacia el objetivo microscópico (8), tal como se aprecia en la figura n° 1. El haz de luz incide sobre la superficie de la muestra a medir (11) sobre la que se proyecta el patrón de luz generado en el LCOS (5) . La luz reflejada o difundida en la superficie de la muestra atraviesa nuevamente el objetivo microscópico (8), el divisor de haz (4) y un sistema óptico auxiliar (lente de campo) (14) para incidir sobre el dispositivo CCD (12) del perfilómetro. ' La superficie de la muestra (11) se ilumina mediante el microvisualizador LCOS (5) con una serie de patrones de iluminación y mediante el algoritmo adecuado se obtiene el valor de la respuesta axial en todos los puntos comprendidos dentro del campo de visión, es decir, la imagen confocal en el plano de enfoque. Dichas imágenes confocales ofrecen un contraste muy elevado ya que sólo se aprecia luz en las zonas que se encuentran cerca de foco, mientras que las zonas que se encuentran lejos de foco aparecen oscuras. Para medir la topografía de la superficie se realiza un barrido vertical de la muestra (11) mediante un sistema de desplazamiento vertical (13) y se obtiene una secuencia de imágenes confocales en distintos planos de la muestra (11) situados a distintas alturas. A partir de estas imágenes, mediante el software adecuado, se obtiene una reconstrucción tridimensional de la superficie de la muestra (11) . Para cada punto de la superficie analizada (11) el citado software determina el valor de la coordenada topográfica en la posición para la que se obtiene la máxima respuesta axial. El sistema de desplazamiento vertical (13) puede estar constituido por un medio de accionamiento por motor o bien un accionamiento piezoeléctrico (PZT) . Ambos sistemas (desplazamiento motorizado o piezoeléctrico) pueden ser controlados mediante sistemas de lazo abierto o preferiblemente de lazo cerrado. En el modo descrito pueden utilizarse objetivos de gran abertura numérica (NA) , que permiten medir superficies pulidas con pendientes muy elevadas (de hasta 70°) asi como objetivos de súper larga distancia de trabajo (SLWD) con los que se pueden medir superficies con elevados factores de forma. En todos los casos, también pueden medirse muestras estructuradas que contengan materiales distintos . En el modo interferométrico, el objetivo microscópico activo (8) es un objetivo microscópico interferométrico, activándose también el software de adquisición asociado al mismo. En este caso, el microvisualizador (5) tiene todos sus pixeles abiertos para iluminar al mismo tiempo toda la superficie analizada (11). Ahora no se proyectan patrones de iluminación, sino que se ilumina toda la superficie (11) obteniéndose imágenes interferométricas para cada plano de análisis. El haz de luz emitido atraviesa el divisor de haz (4) el cual dirige el haz de luz hacia la superficie de la muestra (11) cuya reflexión incide en el dispositivo CCD (12) . La serie de imágenes interferométricas obtenida al efectuar el barrido vertical de la muestra permite obtener, mediante el algoritmo adecuado, la topografía de la superficie de la muestra analizada. El perfilómetro de la invención va equipado con un sistema informático que gestiona el software para los modos de funcionamiento descritos, cuyos resultados se visualizan en forma de texto, imagen o gráfico a través de un monitor. Los datos visualizados son, por ejemplo, representaciones isométricas, de contorno, de perfil, histogramas, transformadas de Fourier (FFT) , etc., de la topografía medida, asi como imágenes convencionales confocales e interferométricas de la superficie de la muestra. Descrito suficientemente en qué consiste el perfilómetro óptico de tecnología dual de la presente invención en correspondencia con los dibujos adjuntos, se comprenderá que podrán introducirse en el mismo cualquier modificación de detalle que se estime conveniente, siempre y cuando las características esenciales de la invención resumidas en las siguientes reivindicaciones no sean alteradas .

Claims

REIVINDICACIONES: 1- Perfilómetro óptico (1) de tecnología dual (confocal e interferométrica) que comprende una fuente de luz (2), unos divisores de haz (3, 4) y una serie de objetivos microscópicos (6, 7, 8), caracterizado en que incluye, además, medios de generación de patrones de iluminación (5) y en que dichos objetivos microscópicos (6, 7, 8) son intercambiables, comprendiendo dichos objetivos microscópicos (6, 7, 8) objetivos convencionales con los que se pueden obtener imágenes confocales de la superficie de una muestra (11) y objetivos interferométricos con los que se pueden obtener imágenes interferométricas de la superficie de dicha muestra (11) . 2- Perfilómetro óptico (1) de tecnología dual (confocal e interferométrica) según la reivindicación 1, caracterizado en que dichos medios de generación de patrones de iluminación son un microvisualizador LCOS (5) . 3- Perfilómetro óptico (1) de tecnología dual (confocal e interferométrica) según la reivindicación 1, caracterizado en que dicha fuente de luz es un diodo emisor de luz (2) . 4- Perfilómetro óptico (1) de tecnología dual (confocal e interferométrica) según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado en que el divisor de haz (3) es un divisor de haz polarizante asociado a dicho microvisualizador (5) . 5- Perfilómetro óptico (1) de tecnología dual (confocal e interferométrica) según la reivindicación 2, caracterizado en que dicho microvisualizador (5) está adaptado para generar una secuencia de patrones de iluminación que permite la obtención de imágenes confocales o bien una apertura total de todos los pixeles de iluminación que permite la obtención de imágenes interferométricas . 6- Perfilómetro óptico (1) de tecnología dual (confocal e interferométrica) según la reivindicación 3, caracterizado en que dicho diodo emisor de luz (2) emite un espectro de luz con una longitud de coherencia comprendida en el margen de 2-10 μm, de manera que permite aplicar tanto la técnica de perfilometria interferométrica de desplazamiento de fase (PSI) como la técnica de perfilometria de barrido vertical con luz blanca (VSI) . 7- Perfilómetro óptico (1) de tecnología dual (confocal e interferométrica) según la reivindicación 1, caracterizado en que comprende un sistema de desplazamiento vertical (13) de la muestra (11) que permite obtener una serie de imágenes confocales o interferométricas en distintos planos de dicha muestra (11) situados a distintas alturas a partir de los cuales, mediante la utilización de algoritmos adecuados, se obtiene la topografía de la superficie de la citada muestra (11) . 8- Perfilómetro óptico (1) de tecnología dual (confocal e interferométrica) según la reivindicación 7, caracterizado en que dicho sistema de desplazamiento vertical (13) de la muestra (11) comprende un medio de accionamiento por motor. 9- Perfilómetro óptico (1) de tecnología dual (confocal e interferométrica) según la reivindicación 7, caracterizado en que dicho sistema de desplazamiento vertical (13) de la muestra (11) comprende un medio de accionamiento piezoeléctrico (PZT) . 10- Perfilómetro óptico (1) de tecnología dual (confocal e interferométrica) según la reivindicación 8 o la reivindicación 9, caracterizado en que dicho sistema de desplazamiento (13) está controlado mediante un sistema de lazo abierto o de lazo cerrado.