[发明专利]一种用于检查物体的表面的装置及方法

说明书

一种用于检查物体的表面的装置具有第一光源，该第一光源用于照射物体而不在物体上产生图案化图像。第二光源将由来自第二光源的第一偏振光产生的图案化图像投影到物体上，其中第一偏振光是在第一偏振方向上偏振的。第三光源将由来自第三光源的第二偏振光产生的图案化图像投影到物体上，其中第二偏振光是在不同于第一偏振方向的第二偏振方向上偏振的。当物体分别由第一、第二和第三光源照射时，成像设备观察物体的表面以便确定物体的表面的轮廓。

技术领域

本发明涉及三维表面检查和重构，特别是用于检查电子设备的表面。

背景技术

图案投影通常用于三维(“3D”)表面重构中，用于半导体行业中电子设备的各种测量和检查。这种方法和技术通常需要至少3个处于不同相位的图像来计算深度或高度信息。传统方法可通过使用微显示技术(例如数字微镜器件(DMD)或硅基液晶(LCOS)器件)产生具有不同相位的图像。它们也可以通过物理移动光栅或通过改变投影仪和被检查物体之间的相对位置来产生图像。

例如，名称为“用于重构目标表面的三维轮廓的装置和方法”的美国专利公开号2016/0014315A1描述了一种用于重构物体的目标表面的3D轮廓的装置。该装置产生两个图像，其中一个使用光栅或光罩(reticle)在目标表面上产生图案。一条光路直接穿过光栅或从光栅反射，另一条光路照射目标表面的每个部分，因为其光路不包括这样的光栅或光罩。利用这种设计，可以控制光栅的倾斜，使得照明的焦平面可以与被检查物体对准。

然而，该系统仅能够产生两组图像。而且，为了检索与测量的目标表面上的点的高度有关的信息，需要关于条纹调制或表面平坦度的假设。由于存在目标表面上的条纹调制可能从点到点发生变化的情况，例如物体包含不同材料的情况，重构的精度将受到不利影响。另一方面，如果可测量表面相对于表面平坦度受到约束，则目标表面上的小高度变化的轮廓不能被重构。

在另一个例子中，名称为“用于同时投影用于物体的三维检测的多个相移图案的系统”的美国专利号7,079,666描述了一种3D图像采集器(image grabber)，其允许将多个相移图案同时投影到物体上，并且同时获取这些相移图案的多个图像。图像获取组件对不同的单色光敏感，用于同时采集由多个相移图案照射的入射图像。因此不同的颜色图案被同时投影到物体上，并且不同的颜色被图像获取组件获取为不同的图像。这样的相移图案可以由光谱分离器产生。

产生具有不同照明色的不同相移图案的缺点在于，当被检查物体具有不均匀的色谱分布时，来自物体的反射强度将随着不同的照明色而变化。换句话说，在用不同相位的光照射的图像中，成像强度会不一致。对于具有不均匀色谱分布的物体，这会固有地产生不精确的高度识别(findings)。

发明内容

因此，本发明的目的是寻求提供一种用于3D检查的装置，其克服了上述的一些缺点，并且能够提供比传统方法更可靠的装置。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种用于检查物体的表面的装置，所述装置包括：第一光源，用于照射物体而不在物体上产生图案化图像；第二光源，用于将由来自第二光源的第一偏振光产生的图案化图像投影到物体上，第一偏振光是在第一偏振方向上偏振的；第三光源，用于将由来自第三光源的第二偏振光产生的图案化图像投影到物体上，第二偏振光是在不同于第一偏振方向的第二偏振方向上偏振的；以及成像设备，用于当物体分别被第一光源、第二光源和第三光源照射时，拍摄物体的表面的图像，以便确定物体的表面的轮廓。

根据本发明的第二方面，本发明提供了一种用于检查物体的表面的方法，包括以下步骤：用第一光源照射物体而不在物体上产生图案化图像；将由来自第二光源的第一偏振光产生的图案化图像投影到物体上，第一偏振光是在第一偏振方向上偏振的；将由来自第三光源的第二偏振光产生的图案化图像投影到物体上，第二偏振方向是在不同于第一偏振方向第二偏振方向上偏振的；以及当物体分别被第一光源、第二光源和第三光源照射时拍摄物体的表面的图像，以便确定物体的表面的轮廓。