Para ayudar a los diseñadores de equipos e instrumentos, ofrecemos una amplia gama de objetivos y otros componentes ópticos a los fabricantes de sistemas de procesamiento de imágenes basados en microscopios. Estos componentes ayudan a sus ingenieros a diseñar equipos de inspección visual de alta calidad de forma fácil y eficiente.
Un componente esencial para estos proyectos de diseño es la tecnología de autoenfoque activo. Ofrece una función de enfoque automático si se combina con un mecanismo Z motorizado del microscopio, un sistema de iluminación, objetivos y/o una cámara digital. Estas unidades aportan muchas ventajas a los diseños de sistemas de inspección visual, ya que emplean un método activo para enfocar la muestra.
En esta publicación explicaremos el método de autoenfoque activo en profundidad: aprenderemos qué es, lo compararemos con otros métodos y descubriremos las principales ventajas para los diseños de equipos de inspección visual, como en la inspección de semiconductores.
Comparación de métodos de enfoque del microscopio: activo vs. pasivo
En general, hay dos tipos de sistemas de autoenfoque:
- Los sistemas activos irradian luz desde una fuente de luz de autoenfoque especial en la muestra y un enfoque basado en la luz devuelta. Esta técnica está indicada para sistemas de inspección avanzada en los que la muestra pierde contraste, como las pantallas planas o los sistemas de inspección de pastillas electrónicas. Hay diferentes tipos de tecnologías activas de autoenfoque. Un sistema de división de pupila permite detectar la dirección de enfoque sin mover la muestra por encima o por debajo del plano inicial de enfoque, permitiendo hacer un seguimiento rápido y sencillo del enfoque. Con los sistemas de autoenfoque de un punto, el punto de enfoque está situado en el centro del campo de visión en la superficie de la muestra.
- Enfoque de sistemas pasivos usando la imagen observada. Esta técnica (Figura 1) suele conocerse como método de contraste de imagen. En el método pasivo, resulta difícil determinar la dirección de enfoque, por lo que la platina Z debe subirse y bajarse para poder detectar un aumento o una reducción en el contraste de la muestra. Esto reduce la velocidad de enfoque y dificulta su seguimiento. Sin embargo, este método tiene la ventaja de ser relativamente asequible.
Figura 1. Diagrama esquemático del método de autoenfoque pasivo
Desarrollo de un autoenfoque activo con un sistema multipunto
Los diseños de semiconductores complejos o muy pequeños han suscitado la aparición de nuevos desafíos de autoenfoque durante la inspección microscópica. Los patrones de cableado son más finos y las estructuras de pasos son más complicadas.
Estos desafíos de autoenfoque (Figura 2) incluyen:
- Movimiento inestable de la posición de enfoque entre la parte superior y la parte inferior del paso cuando la muestra se gira ligeramente hacia los lados
- Deterioro de la relación entre señal y ruido (SNR) de la señal de error de enfoque debido a la dispersión de luz de autoenfoque en el borde del paso
Figura 2. Motivos de enfoque inestable en muestras de semiconductores: (izquierda) cambios en la posición de enfoque y (derecha) dispersión en los bordes de los pasos.
Para resolver estos problemas, hemos desarrollado un sistema de autoenfoque activo que emplea varios puntos de detección de enfoque (Figura 3, derecha). También hemos añadido una función para compensar la posición de enfoque a la posición de observación deseada cambiando el eje óptico de la lente de relé del sistema óptico de autoenfoque. Esto ha eliminado el problema de estabilidad del enfoque (Figuras 4 y 5).
Figura 3. Comparación de puntos de detección enfocados en la superficie de la muestra: (izquierda) sistema de autoenfoque de un punto, (derecha) sistema de autoenfoque de varios puntos.
Esta tecnología de autoenfoque puede suministrarse como un componente para su integración en equipos de inspección visual más grandes. Su principal indicación de uso son los equipos de inspección de semiconductores.
Figura 4. Función de compensación de posición de enfoque.
(a) En el sistema de un punto, desplazar la muestra a un lateral cambiará la posición de enfoque. |
(b) En el sistema de varios puntos, desplazar la misma muestra a un lateral no cambiará la posición de enfoque. |
Figura 5. Comparación de estabilidad de enfoque respecto de la desviación lateral de una muestra en forma de paso (los puntos brillantes indican los puntos de detección enfocados). | |
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