Para apoiar projetistas de instrumentos e equipamentos, nós fornecemos uma grande variedade de objetivas e outras peças ópticas para fabricantes de sistema de formação de imagem baseada em microscópio. Esses componentes ajudam seus engenheiros a projetar equipamento de inspeção óptica de alta qualidade com facilidade e eficiência.
Um componente essencial para esses projetos de design é a tecnologia de foco automático ativo. Essa tecnologia oferece focagem automatizada quando combinada com um mecanismo Z motorizado, um sistema de iluminação e objetivas de um microscópio e/ou de uma câmera digital. Essas unidades trazem muitos benefícios para projetos de sistema de inspeção óptica porque usam um método ativo para colocar a amostra em foco.
Este post vai explorar o método de foco automático ativo em profundidade – Saiba o que é isso, veja como ele se compara a outros métodos e descubra suas principais vantagens para projetos de equipamento de inspeção óptica, como a inspeção de semicondutores.
Comparação de métodos de microscópio de foco automático: ativo vs. passivo
No geral, há dois tipos de sistemas de foco automático:
- Os sistemas ativos irradiam luz de uma fonte de luz de foco automático dedicada sobre o espécime e focam com base na luz de retorno. Essa técnica é para sistemas de inspeção avançada, onde a amostra não tem contraste, como sistemas de inspeção de wafer desprotegido e tela plana. Existem diferentes tipos de tecnologia de foco automático. Um sistema de divisão da pupila permite a detecção da direção do foco sem mover o espécime acima ou abaixo do plano inicial de foco, tornando o foco rápido e fácil de acompanhar. Com os sistemas de foco automático de ponto único, o ponto focal fica no centro do campo de visão na superfície da amostra.
- Foco de sistemas passivos usando a imagem observada. Esta técnica (Figura 1) geralmente é chamada de método de contraste de imagem. No método passivo, é difícil determinar a direção de focagem, por isso, a platina Z deve ser movida para cima e para baixo para detectar o aumento ou a diminuição do contraste da amostra. Isso diminui a velocidade do foco e torna difícil acompanhá-lo. No entanto, esse método tem a vantagem de ser relativamente barato.
Figura 1. Diagrama esquemático do método de foco automático passivo
Desenvolvimento de um foco automático ativo com um sistema multiponto
Os designs complicados ou em miniatura dos semicondutores levaram a novos desafios de foco automático durante a inspeção microscópica. Os padrões de fiação são mais finos e as estruturas em degraus são mais complicadas.
Esses desafios de foco automático (Figura 2) incluem:
- Movimento instável da posição do foco entre a parte superior e a parte inferior do degrau quando a amostra se desloca ligeiramente para os lados
- Deterioração da relação sinal-ruído (SNR) do sinal de erro do foco devido à dispersão da luz de focagem automática na margem do degrau
Figura 2. Causas de foco instável em amostras de semicondutores: (à esquerda) alterações na posição do foco e (à direita) dispersão nas margens do degrau.
Para resolver esses problemas, desenvolvemos um sistema de foco automático ativo que usa múltiplos pontos de detecção de foco (Figura 3, à direita). Também adicionamos uma função para deslocar a posição do foco para a posição de observação desejada, deslocando o eixo óptico da lente de retransmissão do sistema óptico de focagem automática. Isso eliminou o problema de foco instável (Figuras 4 e 5).
Figura 3. Comparação de pontos de detecção em foco na superfície da amostra: (à esquerda) sistema de foco automático de ponto único, (à direita) sistema de foco automático multiponto.
Esta tecnologia de foco automático pode ser fornecida como um componente para integração em equipamentos de inspeção óptica maiores. Seu principal caso de uso é em equipamentos de inspeção de semicondutores.
Figura 4. Função de deslocamento da posição de focagem.
(a) No sistema de ponto único, deslocar a amostra para o lado deslocará a posição do foco. |
(b) No sistema multiponto, deslocar a mesma amostra para o lado não altera a posição do foco. |
Figura 5. Comparação da estabilidade do foco com o desalinhamento lateral de uma amostra em forma de degrau (os pontos brilhantes indicam os pontos de detecção em foco). | |
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