FR2732763A1

FR2732763A1 - Procede et systeme pour profiler une surface d'objet en utilisant une longueur d'onde equivalente importante

Info

Publication number: FR2732763A1
Application number: FR9604334A
Authority: FR
Inventors: Groot Peter De
Original assignee: Zygo Corp
Current assignee: Zygo Corp
Priority date: 1995-04-06
Filing date: 1996-04-05
Publication date: 1996-10-11
Anticipated expiration: 2016-04-05
Also published as: JPH08285561A; US5598265A; FR2732763B1; JP3741472B2; CN1069401C; DE19613677A1; KR960038659A; KR100378056B1; CN1147627A

Abstract

Un profileur optique comprend un interféromètre désensibilisé (50) dont la longueur d'onde équivalente est beaucoup plus importante que celle de la lumière de la source (30), un système de balayage mécanique (90) et un moyen électronique de détection et de traitement de données (100). Des données pour un ou plusieurs pixels dans le champ de visualisation de l'interféromètre sont générées en déplaçant l'objet (20) par rapport à l'interféromètre. La variation de l'intensité en fonction de la position de balayage peut être décrite en tant que signal approximativement oscillatoire rapporté à la longueur d'onde équivalente, modulé par une enveloppe de signal qui limite l'effet d'interférence à une plage située à l'intérieur de la longueur de cohérence équivalente. Le signal oscillatoire correspond à des franges d'interférence et l'enveloppe est le contraste de franges. Ensuite, le réseau d'interférogrammes est analysé pour déterminer la hauteur de surface correspondant à chaque pixel d'image.

Description

DOMAINE DE L'INVENTION

La présente invention concerne de façon générale la métrologie de précision permettant de former des images et d'analyser des surfaces et plus particulièrement, des procédés optiques sans contact de profilage de surface.

ART ANTERIEUR

Un problème de fabrication classique est constitué par la mesure précise d'une topographie de surface. Des exemples d'éléments fabriqués nécessitant une métrologie sont des pièces de moteur, des composants pour des dispositifs de stockage magnétique, des affichages du type écran plat, des surfaces en matière plastique moulées et texturées, des surfaces de pompe mécanique et des étanchéités afférentes ainsi que des pièces de monnaie. Une fabrication efficiente nécessite un contrôle de i15 qualité automatisé haute vitesse dans un environnement industriel. Les outils de mesure les plus classiques pour profiler des surfaces sont des palpeurs mécaniques qui sont très lents, qui produisent seulement une information limitée et qui peuvent endommager la surface de l'objet. Les systèmes automatisés classiquement appelés machines de mesure de coordonnées sont coûteux, lents et sont typiquement utilisés seulement lors d'un contrôle de qualité différé au lieu de l'être lors d'un contrôle de qualité en ligne continu. Des jauges mécaniques telles que des micromètres et des pieds à coulisse présentent une précision faible et ne permettent pas d'obtenir des profils de topographie de surface. Il serait par conséquent très souhaitable de proposer un moyen optique sans contact haute vitesse permettant de profiler des objets à la fois en différé et en ligne pour une fabrication de précision. Un tel moyen devrait pouvoir être adapté à une certaine variété de tailles d'objet, de formes de surface et de textures de surface. Un tel moyen devrait également être compatible avec des parties automatisées manipulées dans un environnement industriel et devrait

également être insensible aux vibrations.

L'art antérieur propose plusieurs techniques de profilage optique basées sur des optiques géométriques. Un exemple représentatif est une analyse par franges de moirage. Cette technique est décrite en détail au niveau du chapitre 16 du livre Optical Shop Testing, seconde édition, édité par Daniel Malacara (Wiley, New York, 1992). Le procédé par moirage met en jeu la 1 5 projection et la formation d'image d'une structure périodique de génératrices ou similaire et il est équivalent à une triangulation géométrique. Un produit commercial basé sur ce principe est constitué par le Chek-flat, fabriqué par Speedfam-Spitfire products group (Des Plaines, IL). Bien que le moirage permette de profiler des surfaces rugueuses, il est de façon générale d'une faible précision par comparaison avec des jauges mécaniques à palpeur et dans certains cas, il ne fonctionne pas du tout pour des surfaces spéculaires. Une difficulté supplémentaire est que le moirage doit être étalonné avec soin quant à des erreurs géométriques, lesquelles sont les plus gênantes lorsque la surface de l'objet présente des variations de profondeur importantes. L'art antérieur propose également plusieurs procédés de métrologie qui utilisent une interférométrie optique, laquelle exploite la nature ondulatoire de la lumière pour cartographier des variations de la hauteur de surface avec une précision élevée. Des exemples d'interféromètres classiques sont présentés au niveau du chapitre 1 du livre Optical Shop Testing, seconde édition, édité par Daniel Malacara (Wiley, New York, 1992). La plupart de ces moyens interférométriques de l'art antérieur classiques ne permettent pas de traiter des caractéristiques de surface constituées par-des variations de hauteur discontinues ou par des rugosités de surface qui excèdent un quart de la longueur d'onde de la lumière de source, laquelle vaut typiquement 0,63 pm dans les instruments du commerce. Des caractéristiques de surface discontinues supérieures à 0,16 ilm conduisent par conséquent à des ambiguïtés de phases interférométriques qui sont difficiles, voire impossibles à interpréter. Une autre difficulté se pose lorsque la pente de la surface est si importante qu'il devient

difficile de résoudre ou de distinguer les franges d'interférence.

Par conséquent, les interféromètres ne sont pas considérés comme convenant pour un nombre important de problèmes de

métrologie en fabrication.

Du fait de la plage limitée des applications des interféromètres classiques, I'art antérieur propose certains autres procédés et moyens interférométriques qui sont compatibles avec des surfaces rugueuses et avec des variations importantes de la topographie de surface. Une approche évidente consiste à augmenter la longueur d'onde de la lumière par l'intermédiaire de l'utilisation de sources inhabituelles. Un procédé et un appareil typiques sont décrits dans le document "Rough surface interferometry using a CO2 laser source", de

C.R. Munnerlyn et M. Latta (Appl. Opt. 7(9) 1858-1859 (1968)).

Cependant, ces procédés sont de façon générale très coûteux et très peu commodes puisqu'ils mettent en jeu des sources, des optiques et des détecteurs spécialisés. En outre, même ces interféromètres à longueur d'onde importante coûteux sont en échec en présence de variations discontinues de la topographie de surface qui excèdent un quart de cette longueur d'onde augmentée. Une autre approche de l'art antérieur pour surmonter la plage limitée des interféromètres classiques met en jeu l'utilisation de multiples longueurs d'onde, tel que décrit originellement par R. René Benoît dans le document "Application des phénomènes d'interférence à des déterminations métrologiques", J. de Phys. 3(7), 57-68 (1898): Une séquence de mesures à deux longueurs d'onde ou plus permet d'obtenir une longueur d'onde équivalente beaucoup plus importante qui permet de surmonter certains des problèmes d'ambiguïté des interféromètres à une seule longueur d'onde classiques. Un procédé pour appliquer cette technique à une métrologie de surface est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 355 899, "lnterferometric distance measurement method", délivré à T.A. Nussmeier (1982). Cependant, ces techniques à multiples longueurs d'onde ne fonctionnent pas encore correctement lorsque la pente de surface est si importante ou que la rugosité est si importante qu'il devient difficile de résoudre les franges d'interférence. Des interféromètres à multiples longueurs d'onde sont également extrêmement

sensibles aux vibrations.

L'art antérieur propose certains autres procédés interférométriques qui tentent de réduire la sensibilité à la rugosité de surface et à la pente de la surface par I'intermédiaire de l'utilisation de géométries de mesure inhabituelles. Un interféromètre désensibilisé de l'art antérieur représentatif utilise un angle oblique d'éclairement tel que décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 325 637 "Phase modulation of grazing incidence interferometer" de R.C. Moore, ainsi que dans l'article "Oblique incidence and observation electronic speckle-pattern interferometry" de C. Joenathan, B. Franze et H.J. Tiziani (Applied Optics 33(31), 7307-7311, (1994)). Dans ces interféromètres appelés interféromètres à incidence rasante, des angles obliques d'éclairement et d'observation réduisent la densité des franges sur la surface de l'objet par comparaison avec les formes d'interféromètre plus classiques. Cette densité de franges réduite correspond à une longueur d'onde équivalente A qui peut

être aussi longue que la longueur d'onde réelle k de la lumière.

Plus la longueur d'onde équivalente A est importante, plus le degré de rugosité de surface que peut traiter l'instrument est important. Cependant, une réduction significative de la sensibilité nécessite un angle d'éclairement important par rapport à une incidence normale. Ces angles importants créent des problèmes en relation avec un éclairement approprié et une formation d'image appropriée de l'objet. On peut observer également une formation d'ombre non souhaitable de certaines caractéristiques de surface telles que des marches et des canaux. Des complications supplémentaires résultent de la nécessité d'équilibrer de façon appropriée les faisceaux de référence et objet de l'interféromètre pour compenser des variations de la réflectivité de la surface. En outre, les interféromètres à incidence rasante ne permettent pas de traiter des caractéristiques de surface présentant des variations de hauteur discontinues qui excèdent un quart de la longueur d'onde équivalente A. Une autre approche géométrique pour générer des motifs d'interférence à l'aide d'une longueur d'onde équivalente longue consiste à diviser la lumière de source en deux faisceaux qui éclairent la même surface de la partie considérée selon des angles d'incidence différents. Lorsque ces faisceaux sont recombinés, le motif d'interférence résultant présente une sensibilité qui est de beaucoup réduite vis-à-vis de variations de la topographie de surface. Cette densité de franges réduite peut également être caractérisée par une longueur d'onde équivalente A > X; cependant, ce procédé ne met pas en jeu nécessairement des angles extrêmes d'éclairement et il a l'avantage supplémentaire constitué par le fait que des faisceaux d'interférence sont équilibrés en intensité. Des instruments qui utilisent différents angles d'éclairement et d'observation pour obtenir une longueur d'onde équivalente longue

sont appelés dans la présente description interféromètres

désensibilisés. L'art antérieur propose plusieurs exemples d'interféromètres désensibilisés. Dans un article de W. Jaerisch et G. Makosch intitulé "Optical contour mapping of surfaces" (Applied Optics 12(7), 1552-1557 (1973>), est décrit un interféromètre désensibilisé qui utilise un réseau de diffraction

placé pratiquement en contact avec la surface de test.

L'éclairement du réseau par une onde plane monochromatique génère plusieurs faisceaux correspondant à différents ordres de diffraction. Ces faisceaux sont réfléchis depuis la surface objet et sont recombinés par le réseau, ce qui conduit à un motif de franges qui ressemble aux contours de surface de la surface objet. Une autre approche de l'art antérieur qui met en jeu des faisceaux lumineux selon des angles d'éclairement différents est décrite dans un article "Common-path interferometer for flatness testing" de P. Jacquot, X. Colonna de Lega et P.M. Boone (SPIE 2248, Optics for productivity in manufacturing, paper 18 (1994)). Cet instrument fonctionne au moyen de l'interaction de deux ordres de diffraction d'un enregistrement holographique

d'un front d'onde sphérique.

Bien que le procédé de Jaerisch et Makosch et que le procédé de Jacquot et suivants présentent certains avantages, ils ne conviennent pas pour une inspection optique automatisée du fait qu'ils ne permettent pas d'assurer une distance de travail adéquate. Ces deux procédés nécessitent le placement d'un élément de diffraction pratiquement en contact avec la surface objet. Ceci est dû au fait que dans ces deux procédés, un unique élément de diffraction divise la lumière de source en faisceaux qui se propagent suivant différentes directions et qui n'éclairent pas la même partie de la surface de l'objet. Les deux faisceaux ne sont par conséquent pas orientés de façon appropriée pour générer l'effet d'interférence souhaité, tout particulièrement sur des surfaces rugueuses. La seule façon d'éviter ce problème consiste à amener l'objet très près de la surface de l'élément de diffraction. Typiquement, la distance de travail, définie en tant que distance de l'objet par rapport à un quelconque élément de l'interféromètre, est inférieure à 100 pm pour ces systèmes. Il s'agit d'une distance beaucoup trop faible pour la plupart des

nécessités d'inspection en fabrication.

Quelques formes de l'art antérieur d'interféromètre désensibilisé qui utilisent deux angles d'éclairement ne nécessitent pas que l'objet soit pratiquement en contact avec un composant de l'interféromètre. Un exemple représentatif est enseigné dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 958 884 de F.H. Smith. Smith enseigne plusieurs procédés de division et de recombinaison de la lumière de source en utilisant des combinaisons de composants de réfraction et de polarisation de telle sorte que la distance de travail soit importante. Ces procédés incluent l'utilisation d'un interféromètre de Jamin, d'un doublet biréfringent, d'un prisme doublet biréfringent ou d'une plaque doublet de Savart. Un autre exemple d'un interféromètre désensibilisé présentant une distance de travail importante est proposé par le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 498 771 "Method and means for interferometric surface topography", de G. Makosch (3: 37-4: 16). L'appareil décrit par Makosch utilise un cristal biréfringent en tant que prisme de Wollaston et un système de

miroirs pour diriger le faisceau lumineux sur l'objet.

Un inconvénient des interféromètres désensibilisés lorsqu'ils sont utilisés avec un éclairement à large bande ou de diffusion est constitué par le fait que la profondeur de mesure utile est limitée par la cohérence de la lumière. Brièvement expliqué, le terme "cohérence" se rapporte ici à la capacité de la source de lumière à générer des franges d'interférence lorsque la lumière est divisée en deux parties et est recombinée. De façon générale, la qualité ou le contraste des franges décroît en fonction de la différence des chemins optiques traversés par les deux faisceaux. Une source incohérente produira seulement des franges de contraste élevé lorsque l'objet est positionné avec précision de telle sorte que la différence de chemins optiques entre les faisceaux d'interférence est approximativement égale à zéro. Le comportement d'un interféromètre désensibilisé muni d'une source incohérente est analogue à celui d'un interféromètre à lumière blanche classique tel qu'un objectif de microscope Mirau, la différence étant constituée par le fait que l'échelle des effets d'interférence est augmentée. Ici, le terme "lumière blanche" se rapporte à un quelconque éclairement qui est caractérisé par une distribution spectrale importante par comparaison à des lasers, des lampes à arc basse pression et des sources similaires présentant un rayonnement sensiblement monochromatique. La conséquence pratique est que, lorsque la source est incohérente, des franges apparaissent seulement sur la partie de l'objet qui tombe dans une petite plage de profondeurs suivant l'axe optique de l'interféromètre. Cette plage de profondeurs peut être aussi faible que de petits multiples de la longueur d'onde équivalente et elle est par conséquent trop faible pour de nombreux types d'objets fabriqués

de taille importante.

Quelques formes de l'art antérieur d'interféromètre désensibilisé utilisant des angles d'éclairement sont insensibles à la longueur d'onde de la source et par conséquent, elles fonctionnent bien à la lumière blanche. En utilisant des combinaisons de deux éléments de diffraction ou plus, un appareil de ce type projette le plan de mesure à une distance de travail commode. Des modes de réalisation particuliers de ce type présentent une longueur d'onde équivalente A qui est sensiblement indépendante de la longueur d'onde de source X. Par conséquent, une certaine variété de sources de lumière peuvent

être utilisées, y compris les sources de lumière blanche.

Cependant, si la source est élargie, c'est-à-dire si elle présente une zone d'émission importante et que par conséquent, elle émet un faisceau spatialement incohérent, les franges apparaissent sur seulement la partie de l'objet qui tombe dans une petite

plage de profondeurs suivant l'axe optique de l'interféromètre.

Cette plage de profondeurs peut également être aussi faible que quelques multiples de la longueur d'onde équivalente et elle est par conséquent également trop faible pour de nombreux types

d'objets fabriqués de taille importante.

Si la surface de l'objet est rugueuse, on observe une difficulté générale avec tous les interféromètres désensibilisés qui utilisent des faisceaux selon des angles d'incidence différents. Les franges de bonne qualité peuvent seulement être obtenues sur une surface rugueuse lorsque les deux faisceaux arrivent en incidence sur la surface sensiblement au même endroit même lorsque la lumière de source est parfaitement cohérente. Par conséquent, lorsque la surface de l'objet est rugueuse, la mesure peut seulement être réalisée sur une petite

plage de profondeurs suivant l'axe optique de l'interféromètre.

Cette caractéristique de tous les interféromètres désensibilisés

géométriquement limite fortement leur utilité.

Au vu de ces observations, on peut conclure que les interféromètres désensibilisés de l'art antérieur présentent de nombreux avantages pour certaines tâches de mesure qui sont facilitées par une longueur d'onde équivalente longue; cependant, ils présentent de nombreuses limitations au niveau de leur capacité à traiter des parties fabriquées présentant des variations importantes de topographie de surface. En outre, aucun des interféromètres désensibilisés décrits ici ne permet de mesurer des objets présentant des caractéristiques de surface discontinues ou une rugosité de surface moyenne

excédant un quart de la longueur d'onde équivalente.

Une technique de mesure interférométrique totalement différente pour une mesure de topographie de surface est basée sur un mécanisme de balayage mécanique et sur un

interféromètre classique fonctionnant avec une lumière blanche.

Cette technique est référencée dans la présente description en

tant qu'interférométrie à lumière blanche par balayage ou SWLI.

Un procédé représentatif pour une mesure tridimensionnelle d'une topographie de surface utilisant la SWLI est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 340 306 de N. Balasubramanian. Ce brevet décrit un interféromètre à lumière blanche qui inclut un miroir de référence balayé mécaniquement, un réseau de détecteurs bidimensionnel et une commande d'ordinateur. Le procédé décrit met en jeu un balayage de soit le miroir de référence soit l'objet selon des pas discrets, la mesure du contraste des franges pour chaque pixel au niveau de chaque position de balayage et de cette façon, la détermination pour chaque point de surface de la position du contraste de franges maximum. La position de balayage pour laquelle le contraste est maximum est une mesure de la hauteur relative d'un point de surface particulier. Le procédé SWLI tel qu'enseigné par Balasubramanian convient pour certaines

surfaces spéculaires telles que des composants optiques.

Un système optique SWLI permettant de mesurer la topographie d'un objet est constitué par un interféromètre muni d'une source à plusieurs couleurs ou de lumière blanche, d'un appareil de balayage mécanique, d'un réseau de détecteurs bidimensionnel et d'un moyen de traitement de signal numérique pour déterminer une hauteur de surface à partir de données d'interférence. Des interférogrammes pour chacun des points d'image dans le champ de visualisation sont générés simultanément en balayant l'objet suivant une direction approximativement perpendiculaire à la surface éclairée par l'interféromètre tout en enregistrant des données de détecteur dans une mémoire numérique. Ces interférogrammes sont ensuite transformés dans le domaine des fréquences spatiales au moyen d'une analyse de Fourier et la hauteur de surface pour chaque point est obtenue en examinant la phase complexe en tant que fonction de la fréquence spatiale. L'étape finale est constituée par la création d'une image tridimensionnelle complète construite à partir des données de hauteur et des coordonnées de

plan image correspondantes.

Bien que les divers procédés et moyens SWLI de l'art antérieur soient utiles pour certains types d'objets et de surfaces, ils souffrent tous d'inconvénients importants et fondamentaux, en particulier un faible champ de visualisation, 1il une sensibilité élevée à des variations de la réflectivité de l'objet et un temps de mesure long par rapport à la plupart des autres formes de métrologie de surface optique, et d'une sensibilité élevée aux vibrations. Ces limitations sont rapportées à la longueur d'onde de la lumière et à la densité de

franges correspondante.

L'un des inconvénients fondamentaux les plus importants des SWLI de l'art antérieur est constitué par le fait que le champ de visualisation n'est pas de façon générale plus important que celui qui peut être traité par des objectifs de microscope standards. Afin de fonctionner correctement, le détecteur qui enregistre électroniquement les données d'interférence pour un instrument SWLI doit présenter une résolution suffisamment élevée par comparaison avec la densité de franges d'interférence. Lorsque le champ de visualisation des instruments SWLI de l'art antérieur est augmenté, la densité de franges peut aisément devenir trop élevée pour la résolution,

tout particulièrement lorsque l'on traite des surfaces rugueuses.

La tolérance de pente pour des surfaces spéculaires diminue linéairement en fonction de la taille du champ de visualisation et les effets de moucheture requis pour des mesures de surface rugueuse peuvent être seulement résolus si l'ouverture numérique (NA) de l'objectif décroît linéairement lorsque le champ croît. La nécessité de résoudre le motif de moucheture résultant de surfaces rugueuses constitue l'élément le plus décourageant puisque la quantité de lumière collectée décroît en fonction du carré de NA. La perte de lumière signifie que des surfaces plus importantes nécessitent un éclairement plus puissant. Ce qui est pire, le contraste de franges constitue maintenant un paramètre hautement variable et la qualité de la mesure dépend de façon critique de l'équilibre entre les

intensités de faisceau de référence et objet.

Du fait de la difficulté de mesurer des aires de surface importantes, les seuls instruments disponibles commercialement basés sur la SWLI sont les microscopes qui permettent de traiter un champ de visualisation circulaire typiquement inférieur à 5 mm de diamètre tels que le microscope NewView 100 de Zygo Corporation, le RST de WYKO Corporation (Tucson, AZ), le MICROXAM-EX de Phase-Shift Technologies (Tucson, AZ) et le profileur optique 512 de MicroMap (Tucson, AZ). Par conséquent, en dépit de la nécessité cruciale d'outils de métrologie pour la fabrication, I'art antérieur ne propose pas des instruments SWLI pour de quelconques autres éléments autres que des parties

1 0 microscopiques.

Un autre inconvénient fondamental des techniques SWLI de

l'art antérieur est qu'une acquisition de données est très lente.

Le microscope RST fabriqué par WYKO Corporation par exemple acquiert des données à la vitesse de 0,5 micromètre de profondeur de surface par seconde. Une surface présentant des caractéristiques de surface de 1 mm nécessiterait par conséquent un balayage sur 30 minutes. La vitesse lente est une conséquence de l'effet d'interférence variant rapidement en fonction de la position de balayage. Des mesures précises nécessitent que ces variations soient enregistrées en détail, habituellement selon la vitesse d'une mesure par pixel par nm du déplacement de balayage. La vitesse lente crée des problèmes supplémentaires tels qu'une sensibilité élevée aux vibrations, des distorsions thermiques et une contrainte

mécanique pendant la mesure.

Un autre inconvénient fondamental de la SWLI est une sensibilité élevée aux vibrations, laquelle est due en partie à la vitesse d'acquisition de données lente et en partie à la sensibilité extrêmement élevée du motif de franges d'interférence, lequel est aisément corrompu par de très petites valeurs de vibration. Un instrument SWLI nécessite de façon générale des fixations de montage massives et une isolation vis-à- vis des vibrations coûteuse. Même avec ces précautions, les instruments SWLI sont encore limités à des environnements relativement calmes par comparaison avec des environnements

de fabrication normaux.

En tant que conséquence de la nécessité urgente pour une métrologie haute vitesse à aire importante pour des pièces fabriquées, plusieurs tentatives de l'art antérieur ont été envisagées pour étendre la plage d'application de la SWLI. Par exemple, un procédé enseigné dans un document intitulé "Three-dimensional imaging by sub-Nyquist sampling of

white-light interferograms" de P. de Groot et L. Deck (Opt. Lett.

18(17), 1462-1464 (1993)) met en jeu un échantillonnage de données clairsemé afin d'améliorer la vitesse d'acquisition de données et par conséquent d'améliorer la plage de profondeurs de l'instrument. Néanmoins, même avec un échantillonnage de données clairsemé, I'approche SWLI reste fondamentalement i15 lente du fait de la nécessité d'échantillonner avec précision le motif de franges d'interférence haute densité. Une autre tentative de l'art antérieur pour augmenter la vitesse de mesure dans un microscope SWLI est décrite par L. Deck dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 5 402 234 délivré le 28 mars 1995 intitulé "Method and Apparatus for the Rapid Acquisition of Data in Coherence Scanning Interferometry". Le système décrit par Deck utilise un algorithme spécial et un tampon de données pour sélectionner et stocker la partie la plus utile de l'interférogramme pour chaque pixel. Ce procédé réduit sensiblement la quantité de traitement de données requise pour générer une image tridimensionnelle. Les principes enseignés par Deck ont été incorporés dans le produit NewView 100 fabriqué par Zygo Corporation (Middlefield, CT). Cependant, le produit NewView 100 nécessite encore des échantillons de données précis d'un motif de franges d'interférence haute densité. Par conséquent, la vitesse de mesure est encore très lente et ce produit acquiert des données à la vitesse de seulement

2 micromètres de profondeur de surface par seconde.

Une autre tentative de l'art antérieur pour augmenter les applications utiles SWLI est décrite dans un article de T. Dresel, G. Haeusler et H. Venzke intitulé "Three-dimensional sensing of rough surfaces by coherence radar", (Applied Optics 31(7), 919-925 (1992)). Ce système optique décrit présente une NA réglable afin d'augmenter la taille de moucheture moyenne pour des surfaces rugueuses importantes, et une combinaison inhabituelle de deux actionneurs mécaniques, I'un pour déplacer le miroir de référence sur une petite plage et l'autre pour balayer l'objet selon des pas discrets. Plusieurs figures dans l'article représentent des images graphiques d'objets tridimensionnels, y compris des objets présentant un diamètre plus important que 5 mm. Cependant, les niveaux de lumière faibles pour des objets importants et la nécessité de traiter des quantités importantes de données limitent fortement la valeur pratique de l'instrument. Par ailleurs, la procédure d'acquisition de données est exceptionnellement lente et elle ne convient pas

pour une inspection optique rapide.

Par conséquent, les tentatives de l'art antérieur pour augmenter les applications utiles de la SWLI peuvent être résumées comme suit: des palpeurs mécaniques sont utilisés pour mesurer certaines caractéristiquesde surface mais ils sont très lents, ils produisent seulement une information limitée et ils peuvent endommager la surface de l'objet; des instruments optiques de l'art antérieur basés sur des optiques géométriques sont de façon générale moins précis que les palpeurs mécaniques et ils ne fonctionnent pas sur tous les types de surfaces; les interféromètres classiques sont utiles pour des mesures de précision très élevée de composants optiques mais ils ne conviennent pas pour la plupart des tâches d'inspection en fabrication; les interféromètres à multiples longueurs d'onde permettent de résoudre certains des problèmes d'ambiguïté en relation avec des marches et des canaux sur des surfaces spéculaires mais ils souffrent de pratiquement les mêmes limitations concernant les pentes de surface et la rugosité que les interféromètres à une seule longueur d'onde; les interféromètres désensibilisés sont avantageux pour des surfaces qui sont le plus aisément visualisées à l'aide d'une longueur d'onde équivalente importante mais-ils ne fonctionnent pas bien si la surface présente une variation de profondeur importante par comparaison avec la longueur d'onde équivalente ou lorsque la surface présente des caractéristiques discontinues supérieures à un quart de la longueur d'onde équivalente; et les procédés SWLI présentent un petit champ de visualisation, sont sensibles à des variations de la réflectivité de surface, sont

très lents et sont extrêmement sensibles aux vibrations.

Par conséquent, en dépit de la nécessité urgente d'un moyen optique sans contact permettant de profiler des objets pour une fabrication de précision, I'art antérieur ne permet pas de proposer un tel moyen. Les procédés connus de profilage de surface optique ne sont pas compatibles avec un environnement industriel, ne présentent pas une flexibilité suffisante du point de vue de la taille, de la forme et de la texture des surfaces et ne sont pas compatibles avec la manipulation de parties automatisées. Il existe par conséquent un besoin non satisfait pour un procédé et un appareil précis, haute vitesse et flexibles

permettant une mesure précise de la topographie de surface.

RESUME DE L'INVENTION

Selon la présente invention, je propose un profileur optique constitué par un interféromètre désensibilisé éclairé par une source de lumière qui peut par exemple être une lampe à

incandescence, une diode émettrice de lumière ou un laser.

L'interféromètre désensibilisé est caractérisé par une longueur d'onde équivalente A supérieure à la longueur d'onde de source X; une distance de travail commode par rapport à l'objet (par exemple supérieure à 1 mm) et la capacité à créer des franges d'interférence selon un contraste élevé dans une plage de profondeurs L définie en tant que longueur de cohérence équivalente. Une caméra munie d'un réseau de photodétecteurs transforme le motif d'interférence en signaux électriques sur un

réseau de pixels.

Les données de mesure pour un ou plusieurs points image, c'est-à-dire des pixels, dans le champ de visualisation de l'interféromètre, sont générées en déplaçant l'objet par rapport à l'interféromètre d'une valeur connue tandis que dans le même temps, des données de photodétecteur sont enregistrées dans une mémoire électronique. La variation de l'intensité en fonction de la position de balayage peut être décrite en tant que signal approximativement oscillatoire rapporté à la longueur d'onde équivalente A, modulé par une enveloppe de signal qui limite I'effet d'interférence à une plage dans la longueur de cohérence équivalente L. Le signal oscillatoire correspond à des franges d'interférence et l'enveloppe du signal oscillatoire est le

contraste des franges.

Les données de mesure sont ensuite analysées par un i15 ordinateur pour déterminer la hauteur de surface correspondant à chaque pixel d'image. Par exemple, selon un procédé de l'invention, la position de balayage pour laquelle le contraste des franges est maximum constitue une mesure des hauteurs relatives d'un point de surface particulier. Selon une variante, selon un autre procédé de l'invention, les interférogrammes sont transformés dans le domaine des fréquences spatiales au moyen d'une analyse de Fourier et la hauteur de surface pour chaque point est obtenue au moyen de l'examen de la phase complexe en

tant que fonction de la fréquence spatiale.

La présente invention permet de surmonter les limitations de plage des interféromètres désensibilisés de l'art antérieur tandis que dans le même temps, elle assure un champ de visualisation beaucoup plus important et une vitesse de balayage plus élevée que tous les interféromètres à lumière

blanche à balayage de l'art antérieur.

Ces caractéristiques ainsi que d'autres de l'invention

apparaîtront plus aisément à la lumière de la description

détaillée qui suit de l'invention que l'on lira en conjonction avec

les dessins annexés.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

La figure 1 est un dessin qui représente les composants principaux du procédé et du système de la présente invention; la figure 2 est un graphique qui représente la variation de I'intensité mesurée en tant que fonction d'une position de balayage pour un pixel dans le champ de visualisation; la figure 3 est un dessin qui représente le mode de réalisation particulier de l'invention; la figure 4 est un dessin qui représente un autre mode de réalisation de l'invention; et la figure 5 est un dessin qui représente encore un autre

mode de réalisation de l'invention.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

La figure 1 représente un mode de réalisation particulier i15 du système de profileur optique de l'invention installé pour mesurer le profil de surface d'un objet 20. L'éclairement est assuré par une source 30 qui peut être par exemple une lampe à incandescence, une diode ou des diodes émettrices de lumière, un laser muni d'un élément de diffusion ou une source similaire d'éclairement spatialement incohérent. Un faisceau lumineux 40 est dirigé sur un interféromètre 50 qui est de préférence un interféromètre désensibilisé. L'interféromètre 50 éclaire l'objet à l'aide d'un faisceau 60 qui peut être constitué par deux faisceaux ou plus (non représentés) qui éclairent l'objet sensiblement au même endroit mais selon des angles d'incidence différents. L'interféromètre 50 présente de préférence les caractéristiques qui suivent: une longueur d'onde équivalente A supérieure à la longueur d'onde de source k; une distance de travail commode par rapport à l'objet 20, par exemple supérieure à 1 mm; et la capacité de créer des franges d'interférence à contraste élevé dans une plage L définie ici en tant que longueur de cohérence équivalente. L'interféromètre 50 projette de préférence, via un faisceau 70, un motif d'interférence représentatif de la surface de l'objet sur un détecteur électronique 80 qui peut être par exemple une caméra de télévision en circuit fermé, un réseau de détecteurs linéaire ou

un détecteur à un seul élément.

L'objet 20 est de préférence monté sur un étage de balayage mécanique 90 disposé de manière à déplacer l'objet 20 suivant une direction sensiblement perpendiculaire à la surface éclairée par l'interféromètre. Le déplacement de l'objet 20 au

moyen de l'étage 90 est appelé ici balayage de profondeur.

L'étage 90 est de préférence sous la commande d'un ordinateur 100. Selon un procédé particulier de la présente invention, une 1 0 pluralité de mesures d'intensité sont réalisées par le détecteur électronique 80 pendant un balayage de profondeur continu de l'objet 20. Les résultats de ces mesures sont de préférence stockés dans la mémoire dynamique (non représentée) de l'ordinateur 100. Les données ainsi acquises sont de préférence stockées selon un format numérique en tant que réseau d'interférogrammes, à raison d'un pour chaque point d'image ou pixel dans le champ de visualisation de l'instrument, lesquelles données représentent la variation de l'intensité en fonction de la

position de balayage.

Une variation typique de l'intensité mesurée en fonction de la profondeur pour un unique pixel est représentée sur la figure 2. Les oscillations périodiques appelées classiquement franges d'interférence sont de préférence confinées à une plage de profondeurs donnée par: IP + z - zolJ < L/2 (1) o L est la longueur de cohérence équivalente, p est la hauteur de surface locale, z est la position de balayage et zo est une constante. La valeur de p varie typiquement de préférence en fonction de la position sur la surface de l'objet et elle constitue une mesure de la topographie de surface de l'objet. En balayant l'objet sur une large plage, des interférogrammes pour tous les

points de la surface peuvent être collectés de préférence.

Plusieurs procédés d'analyse d'interférogrammes tels que celui représenté sur la figure 2 sont connus de l'art. Le procédé le plus simple met en jeu la mesure de l'intensité du signal oscillatoire dans l'interférogramme en fonction de la position de balayage. Le signal est le plus fort lorsque p = zo - z. Par conséquent, I'intensité de signal est un indicateur de la hauteur de surface p pour chaque pixel. Ce procédé rend possible de mesurer des variations très importantes de la topographie de surface d'un objet même lorsque ces variations tombent à l'extérieur de la plage de la longueur de cohérence efficace L. Selon une variante, I'analyse peut procéder par analyse dans le domaine des fréquences conformément à des principes enseignés

préalablement.

Les procédés d'acquisition et d'analyse de données de l'invention sont par conséquent similaires du point de vue de la séquence à ceux utilisés dans les systèmes SWLI de l'art antérieur; cependant, pour autant que les interférogrammes i 5 dans l'appareil de l'invention sont caractérisés par une longueur d'onde équivalente A au lieu de l'être par la longueur d'onde de source X, le nombre de points de données requis pour une longueur de balayage donnée est réduit d'un facteur de k/A par comparaison avec l'art antérieur. En outre, le moyen de détection électronique permet de résoudre les franges d'interférence beaucoup plus aisément qu'il ne serait possible avec un motif d'interférence caractérisé par la longueur d'onde optique k. Par conséquent, I'aire de mesure peut être significativement

augmentée par comparaison avec l'art antérieur.

Bien que les divers modes de réalisation décrits ici soient représentés comme fonctionnant avec une source incohérente, il est également possible d'atteindre les buts de l'invention avec une lumière spatialement cohérente pourvu que la surface de l'objet soit suffisamment rugueuse afin de dégrader

significativement la cohérence spatiale de la lumière réfléchie.

L'exigence essentielle est que l'interféromètre soit caractérisé par une longueur de cohérence équivalente L qui ne soit pas excessivement importante. Dans le contexte des procédés présentement connus d'analyse de données, une plage typique de longueur de cohérence équivalente utile est donnée par:

3 A < L <30 A (2)

bien que d'autres valeurs de L soient possibles sans que l'on

s'écarte de l'esprit de l'invention.

Par report maintenant à la figure 3, est représenté un mode de réalisation de l'invention présentement particulier qui

incorpore une forme spécifique d'interféromètre désensibilisé.

Selon un procédé de l'invention qui utilise cet appareil, une lumière provenant d'une source 30 est collimatée par une lentille 35 selon un faisceau d'éclairement 140. Le faisceau 140 arrive en incidence tout d'abord sur un réseau 120 qui divise le faisceau 140 en un faisceau 150 et en un faisceau 160. Lors d'une étape suivante, les faisceaux 150 et 160 sont diffractés par un second réseau de diffraction 130 et ils arrivent ensuite en incidence sur un objet 20. Suite à leur réflexion, les faisceaux se propagent en retour en direction du réseau 130, lequel les diffracte de telle sorte qu'ils se recombinent au niveau de la surface du réseau 120. Les faisceaux recombinés sont ensuite diffractés selon un faisceau de sortie commun 180 qui est focalisé sur une caméra 80 au niveau de laquelle un motif d'interférence représentatif de la différence de longueurs de

chemins optiques pour les faisceaux 150 et 160 est détecté.

En tant que conséquence des différents angles d'incidence pour les faisceaux 150 et 160, le déplacement vertical de l'objet conduit à une variation de l'intensité mesurée en fonction de la profondeur. La variation de l'intensité mesurée pour un pixel dans l'image en fonction de la position de balayage est sensiblement la même que celle représentée sur la figure 2 et elle est par conséquent caractérisée par une longueur d'onde équivalente A et par une longueur de cohérence équivalente L. La longueur d'onde équivalente peut être calculée à partir de la formule k

A =(3)

=cos(O) - cos() (3) o e est l'angle d'incidence du faisceau 160 par rapport à la surface 170 de l'objet 20, X est l'angle d'incidence du faisceau par rapport à la surface 170 de l'objet 20. On peut voir que dans le principe, une longueur d'onde efficace A < X peut être créée au moyen d'un choix approprié des angles e, o. Par exemple

si = 20 degrés et e = 0 degré, alors A = 16,6 k.

La longueur de cohérence équivalente L pour le mode de réalisation préféré de la figure 3 dépend d'un certain nombre de facteurs mais est essentiellement rapportée au degré de rugosité de surface de l'objet 20 et à la taille de l'aire d'émission de la source 30. Par conséquent, si la tai!le de l'aire d'émission peut être réglée ou en général si le degré de la cohérence spatiale de la source est variable, il est possible de régler la taille de la longueur de cohérence équivalente L afin de

s'adapter à l'application.

Par report maintenant à la figure 4, on peut voir un mode 1 5 de réalisation de l'invention qui utilise une autre forme d'interféromètre désensibilisé. Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 4, une lumière provenant d'une source

230 est collimatée par une lentille 235 selon un faisceau 200.

Le faisceau 200 est réfléchi par un miroir de repliement 205. Un séparateur de faisceau 210 divise la lumière en un faisceau 240 et en un faisceau 245. Le faisceau 240 est réfléchi par un miroir 250 et il est dirigé en direction.de l'objet 20 selon un angle d'incidence Q. Le faisceau 245 est réfléchi par un miroir 255 et il est dirigé en direction de l'objet 20 selon un angle d'incidence 0. Après réflexion depuis l'objet 20, les faisceaux 240 et 245 sont réfléchis respectivement par les miroirs 260 et 265 puis sont recombinés par un séparateur de faisceau 270 selon un faisceau 275. Une lentille 285 forme une image de l'objet 20 sur une caméra 290. Lorsqu'ils sont réglés de manière appropriée, les divers chemins de faisceau dans le mode de réalisation représenté sur la figure 4 aboutissent à un motif d'interférence mais à une longueur d'onde équivalente réduite A donnée par l'équation (3). L'interféromètre fonctionne avec une source de

lumière cohérente lorsqu'il est réglé de façon appropriée.

Cependant, lorsqu'une source incohérente est utilisée en conjonction avec ce mode de réalisation, la région du contraste de franges élevé est limitée à la longueur de cohérence équivalente L. La longueur de cohérence équivalente est rapportée à la fois à la largeur de bande spectrale de la source et à la taille de la source. D'autres caractéristiques du mode de réalisation représenté sur la figure 4, telles que la procédure d'acquisition et d'analyse de données, sont sensiblement les mêmes que pour les modes de réalisation préalablement décrits

de l'invention.

Par report maintenant à la figure 5, on peut voir un autre mode de réalisation de l'invention qui utilise une autre forme d'interféromètre désensibilisé. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 5, une lumière provenant d'une source

330 est collimatée par une lentille 335 selon un faisceau 300.

1 5 Le faisceau 300 est divisé selon deux faisceaux mutuellement orthogonaux 340 et 345 par un élément biréfringent 310 qui peut être un prisme de Wollaston ou un composant optique similaire pour séparer spatialement les deux polarisations d'un faisceau lumineux. Une lentille 350 focalise les faisceaux 340 et 345 en association sur l'objet 20. Après réflexion depuis l'objet 20, les faisceaux 340 et 345 divergent jusqu'à ce qu'ils soient collectés par une lentille 360, laquelle les. focalise en retour ensemble à nouveau. Un élément biréfringent 370 recombine les faisceaux 340 et 345 selon un faisceau 375. Un polariseur 380 est orienté de manière à combiner les projections des polarisations des faisceaux 340 et 345 selon une polarisation commune, ce qui conduit à un effet d'interférence. Une lentille 385 forme alors des images de l'objet sur une caméra 390. Lorsqu'ils sont réglés de façon appropriée, les divers chemins de faisceau dans le mode de réalisation représenté sur la figure 5 aboutissent à un motif d'interférence représentatif de la topographie de l'objet mais pour une longueur d'onde équivalente réduite A donnée par l'équation (3). L'interféromètre fonctionne également avec une source de lumière incohérente lorsqu'il est réglé de façon appropriée. Cependant, lorsqu'une source de lumière incohérente est utilisée en conjonction avec ce mode de réalisation, la région de contraste de franges élevé est limitée à la longueur de cohérence équivalente L. La longueur de cohérence équivalente est rapportée à la fois à la largeur de bande spectrale de la source et à la taille de la source. Le mode de réalisation de la figure 5 convient le mieux pour un unique point ou des images linéaires de l'objet 20. Dans le cas d'un unique point ou d'une image linéaire, il peut s'avérer avantageux d'incorporer des mécanismes de balayage latéral (non représentés) dans l'étage de balayage 90, de manière à faciliter la construction d'un profil

topographique en trois dimensions complet de l'objet 20.

D'autres caractéristiques du mode de réalisation représenté sur la figure 5 telles que la procédure d'acquisition et d'analyse de données sont sensiblement les mêmes que pour les modes de

réalisation préalablement décrits de l'invention.

L'homme de l'art appréciera que des substitutions, des omissions et des variantes supplémentaires du point de vue de la forme ou des détails des procédés et appareils décrits puissent

être apportées sans que l'on s'écarte de l'esprit de l'invention.

Pour résumer, certains des avantages du profileur interférométrique de l'invention et du procédé afférent peuvent être présentés comme suit: capacité à mesurer à la fois des surfaces rugueuses et spéculaires; capacité à mesurer des surfaces présentant des déformations importantes et des pentes importantes; champ de visualisation potentiel plus important que dans les techniques SWLI de l'art antérieur; vitesse plus élevée que dans les techniques SWLI de l'art antérieur; plage de profondeurs plus importante que dans les interféromètres désensibilisés de l'art antérieur; distance de travail plus importante que dans la plupart des interféromètres désensibilisés de l'art antérieur; sensibilité réduite aux vibrations par comparaison avec la plupart des interféromètres de l'art antérieur; et contraste de franges excellent puisque les deux faisceaux qui interfèrent sont réfléchis par la surface de

I'objet.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé pour profiler une surface d'objet à une distance de travail commode par rapport audit objet en utilisant des franges d'interférence désensibilisées provenant d'un moyen d'interféromètre désensibilisé, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: éclairement dudit moyen d'interféromètre désensibilisé avec une source de lumière présentant une longueur d'onde associée pour produire lesdites franges d'interférence désensibilisées, ledit moyen d'interféromètre désensibilisé présentant une longueur d'onde équivalente associée supérieure à ladite longueur d'onde associée de la source de lumière; génération de données de mesure pour au moins un pixel d'image dans le champ de visualisation dudit moyen d'interféromètre désensibilisé en déplaçant ledit objet par rapport audit moyen d'interféromètre désensibilisé pour produire une variation comprenant un signal rapporté à ladite longueur d'onde équivalente modulé par une enveloppe de signal qui limite un quelconque effet d'interférence à une plage située à l'intérieur d'une longueur de cohérence équivalente, ledit signal correspondant auxdites franges d'interférence, ladite enveloppe correspondant à un contraste de franges pour lesdites franges et analyse desdites données de mesure pour déterminer une hauteur de surface correspondant à chacun desdits pixels

d'image.

2. Procédé pour profiler une surface d'objet selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape de génération de données de mesure comprend l'étape de transduction dudit

motif d'interférence sur un réseau de pixels d'image.

3. Procédé pour profiler une surface d'objet selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite étape de transduction comprend l'étape de transduction dudit motif d'interférence à l'aide d'un moyen de caméra comprenant un

réseau de photodétecteurs.

4. Procédé pour profiler une surface d'objet selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite étape d'analyse comprend l'étape d'analyse desdites données de mesure par un

moyen d'ordinateur.

5. Procédé pour profiler une surface d'objet selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape d'analyse comprend l'étape d'analyse desdites données de mesure par un

moyen d'ordinateur.

6. Procédé pour profiler une surface d'objet selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape de génération de données de mesure comprend l'étape de production d'une position de balayage connue pour laquelle ledit contraste de i 5 franges est à un maximum pour produire une mesure de la hauteur relative d'un point de surface particulier sur ladite

surface d'objet.

7. Procédé pour profiler une surface d'objet selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape de génération de données de mesure comprend en outre l'étape de transformation dudit motif d'interférence dans un domaine de fréquences spatiales et ladite étape d'analyse comprend l'étape d'examen du point de vue de la phase dudit motif d'interférence transformé en fonction de la fréquence spatiale pour produire la

hauteur de surface pour chaque point sur ladite surface d'objet.

8. Procédé pour profiler une surface d'objet selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite étape de transformation comprend l'étape de transformation dudit motif d'interférence dans ledit domaine de fréquences spatiales au

moyen d'une analyse de Fourier.

9. Procédé pour profiler une surface d'objet selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape d'éclairement comprend l'étape d'éclairement dudit moyen d'interféromètre

désensibilisé à l'aide d'une source de lumière laser.

10. Procédé pour profiler une surface d'objet selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape d'éclairement comprend l'étape d'éclairement dudit moyen d'interféromètre désensibilisé à l'aide d'une source de lumière de lampe à incandescence.

11. Procédé pour profiler une surface d'objet selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape d'éclairement comprend l'étape d'éclairement dudit moyen d'interféromètre désensibilisé à l'aide d'une source de lumière de diode émettrice

de lumière.

12. Procédé pour profiler une surface d'objet selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape d'éclairement comprend en outre l'étape de production de franges d'interférence désensibilisées à contraste élevé dans une plage de profondeurs comprenant ladite longueur de cohérence équivalente.

13. Procédé pour profiler une surface d'objet selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape de génération de données de mesure comprend l'étape de balayage en profondeur dudit objet pour produire ladite variation d'intensité

en fonction de ladite position de balayage.

14. Procédé pour profiler.une surface d'objet selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite étape de balayage en profondeur comprend l'étape de déplacement dudit objet suivant une direction sensiblement perpendiculaire à la surface

éclairée par ledit moyen d'interféromètre désensibilisé.

15. Procédé pour profiler une surface d'objet selon la revendication 14, caractérisé en ce que ladite étape de génération de données de mesure comprend en outre l'étape de réalisation d'une pluralité de mesures d'intensité pendant un balayage en profondeur continu dudit objet pour produire un réseau d'interférogrammes, à raison d'un pour chacun desdits

pixels d'image.

16. Procédé pour profiler une surface d'objet selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite étape de génération de données de mesure comprend en outre l'étape de réalisation d'une pluralité de mesures d'intensité pendant un balayage en profondeur continu dudit objet pour produire un réseau d'interférogrammes, à raison d'un pour chacun desdits pixels d'image.

17. Procédé pour profiler une surface d'objet selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite plage associée à ladite longueur de cohérence équivalente comprend une plage de profondeurs donnée par l'expression IP + z - zjol < L/2 o L est ladite longueur de cohérence équivalente, p est la hauteur de surface locale sur ladite surface d'objet, z est la position de balayage et zo est une constante et ainsi, p varie en fonction de la position sur ladite surface d'objet et constitue une mesure de

la topographie de surface d'objet.

18. Procédé pour profiler une surface d'objet selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape de génération de données de mesure comprend l'étape de déplacement dudit objet par rapport audit moyen d'interféromètre désensibilisé d'une valeur connue tout en enregistrant sensiblement en même temps des données de photodétecteur dans un moyen de mémoire électronique.

19. Procédé pour profiler.une surface d'objet selon la revendication 18, caractérisé en ce que ladite étape de génération de données de mesure comprend en outre l'étape de transduction dudit motif d'interférence sur un réseau de pixels

d'image pour produire lesdites données de photodétecteur.

20. Procédé pour profiler une surface d'objet selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite distance de travail commode est supérieure à la profondeur de la structure sur

ladite surface d'objet.

21. Procédé pour profiler une surface d'objet selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit signal comprend un

signal approximativement oscillatoire.

22. Procédé pour profiler une surface d'objet selon la revendication 18, caractérisé en ce que ledit signal comprend un

signal approximativement oscillatoire.

23. Système de profileur optique pour mesurer le profil de surface d'un objet, ledit système étant caractérisé en ce qu'il comprend un moyen d'éclairement (30; 230; 330), ledit moyen d'éclairement présentant une longueur d'onde associée (X); un moyen d'interféromètre désensibilisé (50) disposé par rapport audit moyen d'éclairement pour être ainsi éclairé, ledit moyen d'interféromètre éclairant ledit objet (20) à l'aide d'une pluralité de faisceaux sensiblement au même endroit mais selon des angles d'incidence différents (X, 0), ledit moyen d'interféromètre présentant une longueur d'onde équivalente associée (A) supérieure à ladite longueur d'onde associée du 1 5 moyen d'éclairement, ledit moyen d'interféromètre étant disposé à une distance de travail commode par rapport audit objet et pouvant créer des franges d'interférence à contraste élevé dans une plage définie par une longueur de cohérence équivalente (L) pour ledit moyen d'interféromètre; un moyen de détection (80; 290; 390) disposé par rapport audit moyen d'interféromètre pour détecter un motif d'interférence; un moyen de balayage (90) pour monter ledit objet dessus et disposé pour déplacer ledit objet par rapport à la surface éclairée par ledit moyen d'interféromètre pour réaliser un balayage en profondeur pour ledit objet pour produire une variation d'intensité en fonction d'une position de balayage, ladite variation comprenant un signal rapporté à ladite longueur d'onde équivalente (A) modulé par une enveloppe de signal qui limite un quelconque effet d'interférence par rapport à ladite plage, ledit signal correspondant auxdites franges d'interférence, ladite enveloppe correspondant audit contraste de franges pour lesdites franges, ledit moyen de détection détectant ladite variation d'intensité pour produire un interférogramme pour au moins un pixel d'image dans le champ de visualisation dudit profileur; et un moyen pour produire une hauteur de surface (p) sur ladite surface d'objet correspondant

audit au moins un pixel d'image.

24. Système de profileur optique selon la revendication 23, caractérisé en ce que ledit moyen de détection (80; 290; 390) comprend un moyen pour produire un interférogramme pour chaque pixel d'image dans ledit champ de visualisation, ledit moyen de production de hauteur de surface comprenant un moyen pour produire ladite hauteur de surface pour chacun desdits

pixels d'image.

25. Système de profileur optique selon la revendication 23, caractérisé en ce que ledit moyen de balayage (90) comprend un moyen pour réaliser un balayage en profondeur continu dudit objet, ledit moyen de détection réalisant une pluralité de mesures d'intensité pendant ledit balayage en profondeur continu

1 5 dudit objet.

26. Système de profileur optique selon la revendication , caractérisé en ce que ledit moyen de détection (80; 290; 390) comprend en outre un moyen de stockage pour stocker ledit interférogramme détecté, ledit moyen de production de hauteur de surface produisant ladite hauteur de surface à partir dudit

interférogramme stocké.

27. Système de profileur optique selon la revendication 23, caractérisé en ce que ladite plage est donnée par l'expression IP + z - zol < L/2 o L est ladite longueur de cohérence équivalente, p est la hauteur de surface locale, z est la position de balayage et zo est une constante et ainsi, p varie en fonction de la position sur ladite surface d'objet et constitue

une mesure de la topographie de surface d'objet.

28. Système de profileur optique selon la revendication 23, caractérisé en ce que ledit moyen d'éclairement comprend

une source d'éclairement spatialement incohérente.

29. Système de profileur optique selon la revendication 23, caractérisé en ce que ledit moyen d'éclairement comprend un laser.

30. Système de profileur optique selon la revendication 23, caractérisé en ce que ledit moyen d'éclairement comprend

une lampe à incandescence.

31. Système de profileur optique selon la revendication 23, caractérisé en ce que ledit moyen d'éclairement comprend un

moyen de diode émettrice de lumière.

32. Système de profileur optique selon la revendication 23, caractérisé en ce que ledit signal comprend un signal

approximativement oscillatoire.

33. Système de profileur optique selon la revendication 23, caractérisé en ce que ledit moyen de détection (80; 290; 390) comprend un moyen de photodétecteur, ledit moyen de balayage (90) comprenant un moyen pour déplacer ledit objet par rapport audit moyen d'interféromètre (50) d'une valeur connue tout en détectant sensiblement en même temps ladite variation

d'intensité à l'aide dudit moyen de photodétecteur.