用于镜像表面的结构式光投射制造技术

一种用于生成反射性目标的三维高度图像的系统(1400)，包括：照射源(1402)，照射源被配置成在反射性目标上生成图案化照射；以及成像系统(1404)，成像系统被配置成采集反射性目标上的图案化照射的图像；照射源(1402)和相机(1432)相对于目标对准，使得相机(1432)采集图案化照射的镜像图像。系统还包括联接到照射源(1402)和相机(1432)的控制器(1456)，控制器被配置成基于所采集的图像来生成目标的第一高度图像，第一高度图像被控制器(1456)用来确定目标的位置、高度和倾斜度，并且基于该确定来计算误差函数以针对所计算的误差补偿第一高度图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于镜像表面的结构式光投射
技术介绍
对于许多工业和过程来说，获得关于表面或物体的精确尺寸信息是至关重要的。例如，在电子装配工业中，关于电路板上的电气部件的精确尺寸信息可以用于确定部件是否被正确地放置。此外，在部件安装之前检查电路板上的焊膏沉积以便确保在电路板上的适当位置沉积适当量的焊膏时，尺寸信息也是有用的。此外，尺寸信息在半导体晶片和平板显示器的检查中也是有用的。光学相位轮廓测量系统已经被用于精确地测量和获得关于表面或物体的精确尺寸信息。然而，一些新的电子组件包括具有反射镜像表面的部件。通常被配置成测量漫射、非反射表面的传统系统难以获得这些部件的精确尺寸信息。随着这些部件的尺寸信息的精度对各种工业和加工变得越来越重要，准确地测量和获得这些信息以及针对系统干扰的与包含镜像表面的组件的观察相关的各种原因进行校正变得越来越重要。
技术实现思路
一种用于生成反射性目标的三维高度图像的系统，包括：照射源，照射源被配置成在反射性目标上生成图案化照射；以及成像系统，成像系统被配置成采集在反射性目标上的图案化照射的图像；照射源和相机相对于目标对准，使得相机采集图案化照射的镜像图像。系统还包括联接到照射源和相机的控制器，控制器被配置成基于所采集的图像来生成目标的第一高度图像，第一高度图像被控制器用来确定目标的位置、高度和倾斜度，并且基于确定来计算误差函数以针对所计算的误差补偿第一高度图像。附图说明图1是示出根据本专利技术的实施例的光学轮廓测量系统的一个示例的透视图。图2是示出光学轮廓测量系统的目标的一个示例的透视图。图3是示出根据现有技术的光学轮廓测量系统的一个示例的透视图。图4是示出根据现有技术的光学轮廓测量系统的一个示例的示意图。图5是示出根据现有技术的光学轮廓测量系统的一个示例的示意图。图6是示出根据本专利技术的实施例的光学轮廓测量系统的一个示例的示意图。图7是示出光学轮廓测量系统的一个示例的示意图。图8是示出光学轮廓测量系统的一个示例的示意图。图9是示出成像系统透镜组件的一个示例的底视图。图10是示出光学轮廓测量系统的一个示例的示意图。图11A是示出非理想聚焦环境的一个示例的示意图。图11B是示出非理想聚焦环境的一个示例的示意图。图12A是示出理想透镜焦平面环境的一个示例的示意图。图12B是示出非理想透镜焦平面环境的一个示例的示意图。图13是示出根据本专利技术的实施例的光学轮廓测量系统的一个示例的示意图。图14A是示出光学轮廓测量系统800的一个示例的顶视图。图14B是示出光学轮廓测量系统800的一个示例的透视图。图15A是示出光学轮廓测量系统的一个示例的示意图。图15B是示出聚焦在不同聚焦位置处的系统900的示意图。图16是示出根据本专利技术的实施例的光学轮廓测量系统的一个示例的示意图。图17是示出根据本专利技术的实施例的光学轮廓测量系统的一个示例的示意图。图18A至图18B是示出用于光学轮廓测量系统的校准方法的一个示例的流程图。图19是示出使用校准偏移量生成对应于镜像目标的图像的方法的一个示例的流程图。图20是示出根据本专利技术的实施例的光学轮廓测量系统的一个示例的简化框图。图21是示出根据本专利技术的实施例的光学轮廓测量系统的一个示例的示意图。具体实施方式光学相位轮廓测量系统经常被用于各种工业和过程中以获得关于表面或物体的精确尺寸信息。例如，这些系统可以用于测量各种部件的高度和位置。例如，在电子工业中，许多电子组件包括安装在电路板上的装置。为了确保这种装置的正确尺寸和位置，照射源将照射投射到目标表面或物体上。从目标表面或物体反射的图像由成像系统(例如，相机)采集。光学相位轮廓测量系统通过在由成像系统采集的图像(例如像素)的特定点处测量被投射的照射的相位或位置来计算目标表面或物体的尺寸。这些装置中的一些具有镜像的、反射的表面，所述表面像反射表面一样仅沿一个方向反射光。因为针对镜像目标的尺寸测量值是目标的高度和倾斜度两者的函数，所以典型的光学相位轮廓测量系统难以获得关于镜像目标的精确尺寸信息。目标的位置(例如高度或倾斜度)可能受很多变量影响，例如但不限于设计选择、操作者或机器误差、不正确的联接(例如焊接)、不正确的放置以及各种其它误差。希望测量镜像表面，例如抛光的硅片。如果改变光学轮廓测量系统的几何结构，使得照射源和成像系统具有相等和相反的倾斜度，则镜像目标被成像，并且由于镜像目标比漫回射强大约1/(数值孔径)2的因子，所以至此镜像目标变成主导反射。试图假设这种感测几何结构像漫射几何结构一样起作用，即，如果漫射目标替换为镜像目标，则结果将是相同的。然而，情况并非如此。所导出的高度对光瞳的照度敏感，并且如果镜像目标被倾斜，则这个问题变得尤其明显，如上所述这是非常常见的情况。随着对于获得用于镜像目标的精确尺寸信息的需要对于各种行业和过程变得越来越重要，需要一种光学轮廓测量系统，所述光学轮廓测量系统能够准确地测量镜像目标的尺寸并且校正镜像目标的反射效果。下面提供这样的系统、技术和方法。虽然下面的一些附图示出了仅具有可操作的一对照射源和成像系统的光学轮廓测量系统，但是完全可以设想，可以使用具有可操作的多对照射源和成像系统的光学轮廓测量系统。图1是示出了根据本专利技术的实施例的光学轮廓测量系统的一个示例的透视图。系统100包括照射源102、成像系统104、目标106、照射108和反射110。如上所述，可以设想，在这样的系统中可以使用多个投影仪-相机对。照射源102相对于目标106定位，并向目标106投射照射108。成像系统104相对于目标106和照射源102定位。照射108被投射到目标106上，并且反射110被朝向成像系统104引导。照射108可以包括多个结构式光图案，例如重复的正弦强度图案或用于照射目标的任何其它合适的技术，使得可以获得关于该目标的尺寸信息。成像系统104被描绘为相机成像系统，相机成像系统配置成采集由照射源照射的目标的图像，但可包括用于采集由照射源投射的图像的任何数量的合适技术。如图1所示，用于照射源102和成像系统104的透镜组件是远心的，这由照射108和反射110二者的路径表示。如果使用非远心透镜组件，则来自照射源102的照射108在照射撞击目标106时将发散，并且反射110将错过成像系统104。通过使用远心透镜组件，源照射角和成像角在目标106上是相等的，确保在整个系统的视场上采集镜像反射。由照射源102生成的光进入多元件远心透镜组件，当光离开照射源102时变得基本平行并因此高度集中。因此，几乎所有由照射源102生成的光撞击目标106，并且反射110以镜像方式被朝向成像系统104引导。目标106被示出为镜像目标。目标106可以包括硅装置(例如，硅片)，或者具有镜像表面或类似的镜表面的任何其它装置。在一个实施例中，照射源102具有小的数值孔径。在一个实施例中，一个装置(照射源102或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生成反射性目标的三维高度图像的系统，包括：/n照射源，所述照射源被配置成在所述目标上生成图案化照射；/n相机，所述相机被配置成采集所述目标上的所述图案化照射的图像；/n所述照射源和相机相对于目标对准，使得所述相机采集所述图案化照射的镜像图像；以及/n控制器，所述控制器联接到所述照射源和所述相机，所述控制器被配置成基于所采集的图像来生成所述目标的第一高度图像，所述第一高度图像由所述控制器用来确定所述目标的位置、高度和斜度，并且基于所述确定来计算误差函数以针对所计算的误差补偿所述第一高度图像。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180124 US 62/621,3171.一种用于生成反射性目标的三维高度图像的系统，包括：
照射源，所述照射源被配置成在所述目标上生成图案化照射；
相机，所述相机被配置成采集所述目标上的所述图案化照射的图像；
所述照射源和相机相对于目标对准，使得所述相机采集所述图案化照射的镜像图像；以及
控制器，所述控制器联接到所述照射源和所述相机，所述控制器被配置成基于所采集的图像来生成所述目标的第一高度图像，所述第一高度图像由所述控制器用来确定所述目标的位置、高度和斜度，并且基于所述确定来计算误差函数以针对所计算的误差补偿所述第一高度图像。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述照射源包括远心透镜组件。


3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述相机包括远心透镜组件。


4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述照射源包括比所述相机的数值孔径小的数值孔径。


5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述照射源包括比所述相机的数值孔径大的数值孔径。


6.根据权利要求1所述的系统，其中，由所述控制器基于所述目标的表面反射率对所述高度图像进行分区。


7.一种用于生成反射性目标的三维高度图像的系统，所述系统包括：
照射源，所述照射源被配置成在所述目标上生成图案化照射；
相机，所述相机被配置成采集所述目标上的所述图案化照射的图像；
所述照射源和相机相对于目标对准，使得所述相机采集所述图案化照射的镜像图像；以及
控制器，所述控制器联接到所述照射源和所述相机，所述控制器被配置成基于所采集的图像来生成所述目标的第一高度图像，所述第一高度图像由所述控制器用于确定所述目标的位置、高度和斜度，并且基于所述确定来计算误差函数，所述控制器还被配置成基于所述误差函数和所述第一高度图像来生成第二高度图像。


8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述照射源包括远心透镜组件。


9.根据权利要求7所述的系...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·P·路德，卡尔·E·豪根，保罗·R·豪根，
申请(专利权)人：赛博光学公司，
类型：发明
国别省市：美国;US