TWI361270B - Surface strain measuring device - Google Patents

Description

1361270 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係相關於一種用於測量在一個樣本之至少一個 表面上之形貌以及應變的裝置，該裝置包含有： 第一測罝機構’用於測量形貌以及垂直於一個預定 平面的運動； —第二測量機構，用於藉著影像互相關係來測量在— 個由該表面所界定之一個平面之中的應變，該第一以及該 第二測量機構係使用至少一個共同的光線檢測攝影機； -加熱機構以及用於測量該樣本之溫度的機構。 【先前技術】 例如疋電子以及微電子材料以及組件的材料以及組件 通承會由於在製造期間、在組合於一個印刷電路板上期間 以及在操作之進行中的熱機械效果之影響而承受應變。這 些内部應力的應變表徵可能會引起瑕疵，例如是介面瑕 疲、表面翹曲或是在介於一個微電子及/或電子組件之不 同元件之間之互相連接部份處的高度處之電子電路的開 Π 〇 這些應變因而不僅必須在周圍溫度處被加以特徵化、 也必須要在過渡或是靜止狀況中的不同溫度被特徵化。知 道預測出該等材料或是該元件以及例如是該元件之組件在 不同溫度下之一個應力狀態的應變實際上對於以下的情況 疋很有用的：新式材料的發展、元件以及生產的加工處理、 因為相位的改變而產生之應力的評估、幫助熱機械的模 7 1361270 擬、可罪度評估、行為以及棋& 在工業 #作分析、錯誤分析等等。 在工業的加工處理中， 般來說係在當元件的組品上的溫度輪廓一 等）是藉著使該等元件行、進通、膠合:㈣樹脂鑄造等 被運用、並且通過此等 發不同的隔熱容室而進行時 本所經過的溫度變化 _ 樣 然而，兀件之製造的加工處理，像 疋在‘·.㈣樣本的運動原貝，卜係 應變會很困難。此外旦 精確地測置出這些 卜用 置目的之靜態裝置通常無法 達成大於1 °C/s的溫度變化率。 體之專=件心，097,477係描述了一種用於測量一個物 個表面之應變的方法，其係在一個垂直於該表面的 β以及二個在該表面之平面中的正交方肖中。該方 使用了三個雷射光束以及三個攝影m應變是 此等攝影機所記錄之影像之互相關係的作用而被決定的。 專利文件W003,093,760係描述一種用於藉著以斑點效 應^強調對於表面來說為適當之圖案之影像的互相關係而 測量出在一個測量平面中之一純電子組件之應變的系 統。該系統包含有一個環境容室，用以進行例如是熱循環、、 並且因此根據溫度來測量應變。一個表面圖案的特徵長度 係被連結到該表面的粗糙度。 專利文件W09,855,826以及W09,725,590描述了用於 根據溫度在—個垂直於一個表面之一個平面的方向中測量 應變的技術，其係使用一個具有結構的照明以及摩爾 (MoiM)類型之幾何參考圖的測量。然而，當應變造成— 8 個大於具有結構之光照之特徵長度的偏移時，這些技術會 產生—個不確定性。幅度大小、解析度以及視場係取決於 由週期性圖案的節距所固定的特徵長度。 、 專利文件W02004/015,368描述了 一種測量儀器，其係 被設計用於決定微電子元件的應變以及尺寸大小。—個第 一光源係使得影像互相關係類型的一個分析得以被進行。 一個第二光源係使得一個摩爾（ΜοίΓέ)類型的分析可以垂 直於該樣本的平面來進行。一個樣本支撐件係包含有—個 用於例如是藉著電動或藉著機械應變而 的裝置。該樣本支樓件包含有一個溫度計。 X樣本 專利文件EP 〇,74Q，139係描述_種用於原位測量層體 之機械電壓的裝置。該裝置包含有-個例如是以石英製造 的外側殼體，個内側的金屬殼體純配置於該外側 殼體之中。此二個殼體係藉著具有低導電性及低熱傳導性 之、以及-個低熱膨脹係、數之支樓機構的作㈣被連接。 該内側的殼體係例如是藉著一種像是氦氣的流體而被冷 卻。溫度可以藉著伺服控制而被調整。 所使用的不同加敎機爐I；#丄丄 …機構無法在5亥樣本中達成一個良好 的溫度均質性。 這些技術都無法使得在該表面之平面中以及沿著一個 垂直於被觀察到之平面之主軸的形貌以及應變以絕對以及 相對的方式被測量。特別是，兮廑爾r M . 竹N疋該摩爾（Μ〇κέ)技術無法以 可隻尺寸之可見視場來進行測量拿 ,, %仃判罝筝實上，以相同之摩爾 (Μ〇1Γέ)類型的裝置從-個^的測量視場轉換到一個 9 1361270 30x30cm2的可見視場是很困難的。 除此之外，被設計成要被特徵化之用於例如是微電子 以及電子Μ件的不同組裝部件大體上表現出介於該等表面 的位準差異’此等差異的規模為1微米，而此外在 靜止或是過渡狀況下的不同溫度下，必須要被測量之應變 幅度大小的範圍係從—到數百微米。這些應變幅度大小 係代表了例如是電子元件的製造、組裝或操作條件。許多 φ應用需要超過解析度比值（例如是大約1 500 )之一個非常 高的視場深度，而以上所提及的技術都無法容許如此。 【發明内容】 本發明的—個目的是要補救這些缺失、並且特別是要 提出一種光學測量機構的組合，用於測量形貌以及在平面 中及沿著一個垂直於此平面之主轴（對於不同的組裝部 件）的絕對及相對應變。這些光學測量機構係與一個熱應 力機構相連結，該熱應力機構係使得在靜止及過渡的狀況 • 中施加應力可以被進行代表在例如是元件以及印刷電路板 之製造、組裝或操作期間所遭遇到之熱梯度，而不會被加 "、、機構的熱變化或是機械變化所擾亂。亦為本發明的一個 目的是要將一個機構整合到一個單一裝置之中，使得可以 用可變化的測量場域來進行測量，該場域的範圍係例如是 破包含在介於lcm2以及3〇x3〇cm2之間，用於介於1微米 之區域之中之表面間位準的差異，而必須被測量的應變幅 的範圍係從小於1 μη到數百微米。 根據本發明，此目的係藉著隨附的申請專利範圍、及 70 特別是以下的事實而被達成： 照 個 -該第一測量機構係包含有用於藉著以— 亮哕矣品1 '系歹景Μ象 μ表面來投射複合影像的機構，每個影像 週期，Η：同电 L 3有一個 ,n該系、列影像之不同影像的週期性 呈現出不同週期的節距； 圖案係分別 少局部為可穿 熱機構包含有 種不會被該攝 —該裝置包含有一個對於可見光來說至 透的封閉件’而樣本係被配置於其中，該加 至少一個紅外線發射器，該發射器係產生一 景> 機檢測到的一種紅外光。 2明另-個目的是要提供-個使用-個根據本發明 &裝置的方法，該方法包含有以下的步驟： —當正在進行該系列之影像的一㈣-投射時，將一 個代表由攝職所㈣狀灰階的參考編碼分配到每個體 積單元；以及 —當後續將該系列的影像投射到該樣本之表面上時， 前述的參考編碼接著係與該攝影機所獲得的數據連结起 來，以便於獲得前述表面的座標。 σ 【實施方式】 圖1呈現出一個用於根據溫度來測量一個樣本2之一 個表面1之應變的裝詈，马·矣；& a, , 3

Lj衣罝忒表面係例如是一個平坦的表面。 該裝置包含有-個可見光線檢測攝影貞3以及—個第一光 源4,而以一種被建構的光線建構出樣本2的照明，用以 測罝出垂直於樣本2之表面！之平面的運動或是應變。 使用於結構照明的技術係包含有複合影像的投射。這 1361270 種技術係藉著以一系列的影像照明該表面而被實施。如在 圖5之中所呈現的，每個影像都包含有一個週期性圖案μ (Ml ’ M2，M3 )，並且該系列影像之不同影像的週期性圖 案係分別呈現處不同週期的節距。此種技術係特別是使得 形貌可以用絕對的方式被界定出來，而不同於只對於形貌 差別敏感之摩爾（Mo id)類型的技術，並且，除此之外， 止對於小於一個特定高度的差別敏感。 在圖1之中’一個主軸Z係代表了垂直於表面1之平 面的方向。該第一光源4係例如是由一個LCD (液晶顯示 器，Liquid Crystal Display)或是DMD (數位微鏡裝置） 類型或是一個雷射投射器的白光投射器所形成的。該裝置 包含有一個用於以一種均質的光線照明該樣本2的第二光 源5，而該均質光線凝聚地或非凝聚地為白光或是具有顏 色’而用已知的方式藉著影像互相關係來測量出在該樣本 2之表面1之χγ平面中的應變。該第二光源5係例如是以 發光二極體所形成的。該攝影機3亦被使用於藉著影像互 相關係來進行測量》 此種藉著影像互相關係之應變測量的技術係基於一個 表面的光學非均質性，也就是，反射的差異以及在該表面 之平面中的吸收特性，而產生例如是一個記錄影像的灰階 差異。當表面1的一個應變發生在該表面的平面之中時， »玄非均質性亦會移動’並且該攝影機3會在應變之前從被 記錄的影像記錄-個不同的影像。二個影像的互相比較或 是與一個參考影像的比較係使得在該表面之平面中的應變 12 1361270 可以被決^。以這種方<，與影像互相關係方法相關的處 理係考慮在相同的照明狀況下分別在二個不同的時間以及 在不同的樣本應力狀況下所記錄到之表面丨之二個影像的 差異。 在呈現於圖1之中的特殊實施例之中，該樣本2係被 配置在-個對於可見光及紅外光來說為可穿透的封閉件6 之中’使得分別從光源4以及5產生的光束7以及8可以 被傳送，並且使得可以傳送由樣纟2發出並且由被配置在 該封閉件6外側的攝影冑3所檢測的光線卜該封閉件6 係例如是以二氡化石夕石英所製造的、沒有像是例如氫氧化 物群0Η #雜質’以便於將短的以及中間的紅外線輕射的 吸收減少到最小。在該透明封閉# 6外側，係配 =紅外線發射器，其較佳地能夠被定向成將其指向„ 該或該等紅外線發射器係會產生在一個光譜波 :種=’用於大部份沒有被該攝影機3所 部 =並且亦可以被配置在該封閉件的内側之中。在這種： 該封閉# 6可以是對於紅外光來說為不透明的。妙' 而’封閉件6對於可見光U說必須至少局 =以 藉著紅外線的加熱以及透明封閉件 ’、‘、Π 的。 該樣本可以被加执而不合干擾到摄广合係顯著地使得 …叩个s十擾到攝影機3， 樣本中獲得—種非常好的溫度均質性可以在該 與溫度的改變同時地m ^^的測量，亦即， 用很大的精確度來進行。 圖1之中，該等紅外線發射器係由二個燈具9所形 13 1361270 成，此等燈具係發射出紅外線㈣IR1並且被配置在該透 明封閉件6外側、在該封閉# 6的每個側邊上、使得該樣 本2可以藉著輻射而被加熱。在一個較佳實施例之中，該 裝置包含有八個相對於該樣本中心而對稱地配置的紅外線 燈具’使得該樣本可以用均勻的方式被加熱，而不會造成 由於非對稱之照射所產㈣熱梯度1為㈣# 6對於紅 外線是可穿透的’由紅外線燈具9所發散出來的輻射係被 該封閉件6傳送龍本2。該封閉件6的表面較佳的是呈 現出-個很大的平坦度以及—個很低的粗輪度而有助於紅 外線輻射IR以及光束7及8的傳送。 在圖i之中，該封閉件6包含有一個用於一種例如是 氦之冷卻劑的入口 10’該入口係藉著一個間12的作用而 被連接到-個槽11。除此之外，該封閉件6包含有一個使 得該冷卻劑可以從該封閉件處被移除的出〇 13。冷卻作用 亦可以藉著投射氣氣或是一種含有被濕化的氮的混合物、 或甚至是微濕的空氣來進行’並且亦藉著熱電效應的作用 來進行。 在圖1之中’樣本2係被配置在一個樣本支撐件14上， 該支撑件係機械地從該封閉# 6處被解耗，亦即，該支撑 件Η沒有與該封閉件6直接接觸。該封閉件6的:何: 變以及運動個此0被傳送㈣樣本2。該支撐件^較 佳地具有-個低的熱慣性’用以使得樣本的溫度可以被控 制住且被快速地修改。該支_ 14較錢外㈣ 射IR為可穿透的’並且係例如是以石夕土石英製造的。該 1361270 支撐件14可以是例如被固定在一個第一大理石板25上， 該第一大理石板係被一個位於一個第二大理石板26上方 的空氣緩衝器所支撐，如呈現於圖1之中者。 該攝影機3以及紅外線燈具9可以被修改成使得此等 燈具9的光譜不會與該攝影機3所檢測到的光譜一致。該 攝衫機3較佳地係包含有一個紅色光以及紅外光過濾器 15’用以防止由於紅外線燈具9所發射出來之红外線輕射 IR所導致之光線檢測的干擾。該等紅外線燈具9較佳地包 含有一個以碳辮帶製成的絲線18，如呈現於圖2之中者， 而產生一種平均波長為大約2微米的紅外線ir卜該紅外 線發射因此係產生了一種於一個光譜波段之中的紅外 線，用於沒有被該攝影機檢測到的一個大的部份。 根據本發明的裝置係可能測量出一個像是一個微電子 組件之樣本之可見表面的形狀以及應變，該微電子組件可 以是由數個部份組成的。該等表面可以被配置在不同的高 度處以及相對於該裝置的不同角度處，並且係至少局部為 大致上平坦者。 測量係在對應於該樣本之外部應力的物理量之不同的 狀況或是狀況的改變下進行，例如，溫度、壓力、渔度、 -個磁場…個電磁波（微波）、—個機械應力等等。這 些應力的應用可能會產生不同的物理加工處理，例如，像 是熱發散或是例如是材料的聚合之狀態的改變。該測量裝 置係使得這些物理加工處理可以被特徵化’如上文所描述 者。不同的應力可以由任何機構以已知的方式產生。 15 1361270 所有以上所提到$ # 士 ^ —义 j之樣本的施加應力可以週期性地進 灯，例如是藉著該控制裝置 衣直17的作用。因此，當進行来 學測量時，構成該檨太曰运订尤 ^ ^ 1路的運作可以㈣期性的方 式被令斷以及再繼續。

當該樣本是-個電子元件時，加工處理可能會包 使得前述的電子元件運作的步驟。因&，藉著第二 測量機構’以及/或第三測 —測篁機構的測量可以在當電子元 件正在運作時進行，而如此係、構成了將該樣本施加應力的 個特殊方式。該裝置可以例如是包含有一個介於控制裝 、Π與樣本2之間的電連接裝置π、傳送控制訊號 並且使得構成該樣本2的電路可以被致作成操作。

該裝置包含有感測器或檢測器，用於測量樣本的物理 應力量’例如’壓力、溫度、隸、磁場、電場、熱發散、 相位的改變、聚合化等等。樣本的物理應力量可以被動地 被控制（例如，溫度可以被-個隔熱裝置所控制）' 或是 主動地藉著一個對應之樣本應力產生裝置（例如是藉著一 個熱源）@作用，同時，在永久或是過渡的狀態中，使得 。亥裝置可以在在該樣本被施加應力的同時進行形貌以及應 變的測量。舉例來說，一個磁場可以藉著一個線圈的作： 而被施加，或是一個受到控制的大氣壓力可以在該封閉件 6之中產生。一個控制裝置較佳地係使得此應力的產生可 以藉著對應之被測量到或是被檢測到的物理量而被伺服控 :住。在-個較佳實施例之中’該裝置包含有一個溫度測 里，並且該應力產生裝置係由加熱以及冷卻元件所形成， 16 1361270 而使得溫度可以被控制住。 在圖1所呈現的實施例之中，該裝置包含有一個被配 置在樣本2上的測溫計16，用以測量該樣本的溫度τ。數 個溫度計可以被配置在數個不同的位置處。代表溫度τ或 數個溫度的訊號係藉著加熱以及冷卻機構之藉著溫度τ的 伺服控制之作用而被傳送到一個控制裝置1 7。在呈現於圖 1之中的實施財，該等紅外線燈具9以及氦氣閥12係被 籲：控制裝ΪΠ控制住，用以建立起或是維持一個預設的 /里度Τ或疋使得該溫度τ以一個預設的變化率來變化。

根據本發明的裝置係使得溫度可以用一個高達到±30C 的速率交化，並且因此使得該等應變可以相對於溫度T被 連’.只也S ’亦即，在每次溫度的改變之後不必等到熱 衡被建立起來。 ” 隹一幻特殊實施例之中，藉著建立的照明以及藉著影 像互相關係所進行的測量係被交錯地進行》圖3顯示出=

=建構的㈣（IS)以及藉著料互相關係（⑴相對於 日t所進行之測量的交錯致動。藉著建立之照明的第— 測量機構係在—個黑女 . 、 牡個帶有一個持續期間T1的第一相位期 被致動（曲線了 ς γ i — 因此係在圖3中採取數值1 ) e因此， 著影像互相關係的第二測量機構係在一 間Τ2的第二相位期間被啟動（曲線CI因此係在圖= 取數值”。持續時間n係例如是被包含於介於4 5秒之間’而持續時間T2可以是大約2〇。微秒 之照明所進行的測蔷_ ^ Α 枣構 、量般來說包含有藉著第一光源4的作 17 1361270 用投射一系列灰階或是彩階的影像，例 疋—十個影像。 碏著影像互相關係所進行的測量包含有 作用照亮該樣本。檢測攝影機3的操作係分別在第一以及 第二持續時間之中與第一光 ' 人示一先源5同步化》 因次，該檢測攝影機3係使得分別被使用於第一以及第二 測量的影像可以交錯地被取得。該攝影機可以產生不同解

析度的影像，並且獲得的參數可以是對於第—以及第i測 量來說為不同的。 、 在其中交錯的測量具有一個足夠小的時期、例如是大 約5秒或更少，並且變化率係足夠高、例如是大約±3叩， 的情況中，該微電子樣本的應變可以在過渡的狀態中並且 以動態的方式被測量，以及，在該樣本達到熱平衡之前。 藉著被建構出之光線所進行之應變或是形貌測量的技 術在傳統上係被運用到具有一個均質方面的粗糙表面，亦 即，具有均質的光線反射、吸收以及擴散性質。藉著影像 互相關係所進行之應變測量的技術係基於一個表面的非均 質性，亦即，在表面之平面中之反射、吸收以及擴散性質 的變化。爲了要將二個技術的同時運用予以最佳化，如呈 現於圖4之中者，一個用於使用根據本發明之裝置的方法 係包含有將測微晶粒沉積在該樣本2的表面上，例如是以 一種包含有例如是碳酸飼（CaC03 )或天然碳酸舞之粉末 或是塗料的形式，此等晶粒19係以一種該等晶粒19係被 結合到該表面1的方式被沉積，使得它們可以遵循著該表 面的應變。舉例來說，此等晶粒可以用噴霧的形式被沉積。 18 1361270 晶粒的沉積較佳地為可逆的，亦 該等晶粒可以在已經 測量應變知後被去除。該揭太9从+ , 该樣本2的表面1係因此以一種測 微的比例被製作成非均質的、1係 糸了以進仃藉著影像互相 關係測量’並且將其非均質的方 — 刃万面保持在一個可以進行藉 著被建構之照明之測量的微书h彳 幻微木比例。藉著影像互相關係的 測量可以藉著以一個掠射的入射 〇 』月.，、、射並且可能地以一 種單色光線而被最佳化，其可 強調該表面之斑點的方 面 ° 所建構的光線事實上可以是一種正弦類型，其係在該 ί本的表面上呈現出-個大約是1微米的節距，而考慮到 影像互相關係之非均質性的μ , j μ性的比例可以是測微的。因此，測 微晶粒的沉積並不會干擾葬莫 首丁馊措耆建構之光線的測量。在其中 被沉積的晶粒為較大尺寸的情況中1 了要加工處理與藉 :建構之光線所進行的測量相關的影$，在計算上可能會 需要考慮一個測微比例的非的防& G灼的非均質性，其係可以被製作成高 達某一種尺寸的晶粉β、·π接·^ # 夺 7儿積了以藉考一個可逆的投射作用 來進行，使得該表® !的初始狀態可以在測量之後被重新 起來。在其中該表面i係被拋光且非常反射的情況中、 〆疋在其中該表面呈現出__個非常大的非均質性的情況 中，晶粒的沉積係特別是使得測量可以獨立於表面的特性 來進行。 為了要取得對應於藉著建構光線所進之測量的影像， 個測微比例上之差異的樣本的情況是相同的，例如 疋個可被觀察到的場域，該場域具有被包含於介於2cm 19 1361270 與15cm之間的側向尺.，并•品 ^丨旦㈣ 尺寸然而’對於藉㈣像互相關係 的測里來說’ -個測微的解析度是必須的。因此，採用攝 影機的解析度來取得個別的 锃J的&像疋有可能的，其特別是使 ;'於；里出對應於建構照明的整體時間可以被減少。在 後者的T"!之令，該攝影機的解析度係總是測微的。在 後者的情況中，該等測微訊 作用而被過滤，用於料像加工處理的 +應於建構的照明來進行處理。 在·該樣本2的表面彳+ % _ 0 對於一# 面1大於攝影機3之視場的情況中， 光學機構':需要解析度來說’有可能的是使用適當的 樣本2之表=是物鏡、變焦距或是顯微鏡來分別進行該 可以-：：個部份的數個測量。影像的獲得因此 個視個視場地進行4此目的 了個包含有二個抛光花岗岩板件之裝置的作：f者 u藉著一個被建立在 疋可 :以移動、而在相對運動中移_“2 ==而 要的話是稃翻诂亚且如果有需 該剛量機構。，而不是相對於該樣本2來移動 該封=明6並不被限定於所呈現出來的實施例。特別是’ 光來說為透/:是只有局部為透㈣，並且只有對於可見 用於檢殊:施例之中’該裝置係包含有 三測量機槿由該樣本所發散出之紅外線輕射IR2的第 .^ 冓，例如是對於具有被包含在介於8以& lfi 未之間之浊且Μ ±_ Λ及16微 的輻射敏感的一個紅外線攝影機或是一 〜& 一個紅 20 1361270 外線檢測器20(圖1)。該第三測量機構較佳地是被配置 在該封閉件6的外側。在這種情況中，該封閉件6係包含 有例如是對於樣本2所發散出之紅外線輻射、亦即，對於 被包含在介於8以及16微来之間之波長、來說為可穿透 的一個視窗21 ’例如對於一個微測輻射熱計檢測器2〇。 由樣本發散出的紅外線輻射係使得該樣本的溫度可以 被決定，並且除此之外，會使得在該之表面處及内側之樣 鲁本熱彈性的、應變、傷害、不可逆瑕苑的產生以及衝擊可 以藉著對應之發散的熱的作用被特徵化。在這種情況中， 該加熱機構較佳地包含有用於使得溫度會週期性 機構。

▲當該等紅外線發射器被配置在該封閉# 6的外側時， 該封閉件6可以是至少局部地對於加熱波長微透明的，此 專加熱波長-般來說為大約2微米。此外，該封閉件6可 以是對於紅外線所測量到之測量溫度波長來說為可穿透 的’此等波長-般來說是被包含在介⑨8以及16微米之 間。該封閉件6因此包含右你丨a θ μ 3有例如疋對於大約2微米、及/ 或從8到16微米的波長爽勺失 我采說為可穿透的數個視窗，這些 視窗中的每個視窗係對廡於— ^ _ . ； 個面對者該視iS的加熱紅外 線傳送器或是對應一個溫产制θ她 β 现度測S機構，像是一個高溫計或 疋一個紅外線攝影機。 地包含有：當正在進行該 將一個代表由攝影機3所 每個體積單元。在後續將 用於使用該裝置的方法較佳 系列之影像的一個第一投射時， 檢測到之灰階的參考編碼分配到 21 1361270 該系列的影像投射到該樣本2夕I二 奋土 面1上的期間’前述的 參考編瑪接著係與該攝影機所獲得的數據/这7 於獲得前述表面1的座標。這些步 〜起來’以便 於圖1之中之控制裝置17的作用來進行。疋稭者呈現

將一個代表性參考編碼分配到每個τ體積單元可能盘一 個互相關係步驟相關聯，在該步驟之中，一個例如是二固 平坦且均k表面时考表㈣被配置在㈣射的不同 向度處。每個高度係對應-個沿著z轴（圖D的位準。 對於每種高度來彡像係被投射到該參考表面 上，並且當該等系歹的影像被投射到該參考表面上時參 ^馬係從該攝影機3所檢測到的灰階而被決定。對於—個 /口著Z軸的給定位準來說，攝影機所獲得的每個影像係對 應於被配置在相同平面中的複數個體積單元。錢個影像 的獲得因此係對應於連續的平行平面。視場之體積的每個 點因此會具有一個與其相關的體積單元。考慮到整個裝置 的特徵，分配的步驟理論上也可以用理論的方式進行。 為了要改變測量機構3，20的測量場域，該裝置可以 包含有用於該樣本相對於測量機構3，20、相對於加熱機 構9以及相對於光源4、5之相對運動的致動器.。因此， 如在圖1之中以箭頭24所表現出來的，該樣本可以例如 疋被沿著Z一軸移動。在另一個實施例之中，該攝影機3以 及光源4係沿著它們自身的縱向主軸而被移動’如同在圖 1之中以箭頭22a以及22b所表示者。該攝影機3以及光 源4的一個相對旋轉運動是可以被構想出的’如在圖1之 22 1361270 中以箭頭23所表現出來者。 【圖式簡單說明】 從乂下僅作為一個非限制性例子、且被呈現於隨附圖 式之中之本發明不同實施例的描述，其他的優點及特徵將 會變得更清楚明白，在圖式中； 圖1為根據本發明一個應變測量裝置之一個特殊實施 例的示意圖； 圖2係表不根據本發明之一個裝置之紅外線燈具的一 個特殊實施例； 圖3係顯示出使用根據本發明之裝置之一個方法的一 固特殊實施例，其係包含有-個致動相位的改變； 個特圖4係顯示出使用根據本發明之裝置之一個方法的一 實細*例，其係包含有測微晶粒的沉積；以及 圖5係顯示出週期性圖案的一個特殊實施例。 【主要元件符號說明】 1 表面 2 樣本 3 攝影機 4 第—光源 5第二光源 6 封閉件 飞 光束 8光束 9 燈具 23 1361270 入口 槽 閥 出口 支撐件 過渡器 測溫計 控制裝置 絲線 晶粒 紅外線檢測器 視窗 箭頭 箭頭 箭頭 箭頭 第一大理石板 第二大理石板 電連接裝置 週期性圖案 週期性圖案 週期性圖案 週期性圖案 控制訊號 24 1361270 T2 is 照明/曲線 IR 紅外線輻射 IR1紅外線輻射 IR2紅外線輻射 CI 影像互相關係 T 溫度 t 時間 T1 持續期間 持續期間 光線

Claims (1)

1. 十、申請專利範圍： 1. 一種用於測量一個樣本（2)之至少一個表面（丨）之形 貌以及應變的裝置，該裝置包含有： 一第一測量機構，用於測量形貌以及垂直於一個預定 平面的運動；

   -第二測量機構，用於藉著影像互相關係測量在一個 由該表面所界定出來之平面之中的應變，肖第—以及該第 >、!里機構係使用至少—個共同的光線檢測攝影機（3); —加熱機構以&用於測量該樣本（2)之溫度的機構； 該裝置的特徵在於 “ _機構包含有用於藉著以-系列的影像照 儿:亥表面來投射出複合影像的機構，每個影像都包含有一 週期H的圖案（M) ’胃系列影像之不同影像的週期性圖 案係分別呈現不同週期性的節距；

   26 1361270 上m的參考編碼係與該攝影機所獲得的數據連結起 來。 3·如申請專利範圍第丨項或第2項所述的裝置，其中， 該裝置係包含有第三測量機構(20)，用於檢測由該樣：⑺ 發射出的一種红外線輻射（IR2)。 4. 如申請專利範圍第丨項所述的裝置，其中，該裝置 包含有用於相對於測量機構（3，2〇)該樣本相對地移動到 #加熱機構（9)以及到光源（4, 5)的機構，以便於使得測量 機構（3，2 0)的測量場域可以改變。 5. 如申請專利範圍第3項所述的裝置，其中，第三測 量機構係被配置在封閉件（6)的外侧’該封閉件（6)包含有 一個視窗（21)，該視窗對於由該樣本（2)所發射出來的紅 外線輻射（IR2)來說是可穿透的。 6. 如申請專利範圍第丨項所述的裝置，其中，該裝置 i a有用於使得該樣本之一個施加應力的作用可以週期性 g 地變化的機構。 7. 如申請專利範圍第】項所述的裝置，其中，該裝置 包含有-個樣本支樓件（⑷，該支樓件係被機械地從該封 閉件（6 )處被解耦。 8·如申請專利範圍第7項所述的裝置，其中，該樣本 的支撐（14)對於紅外線輻射（IR)來說是可穿透的。 9.如申請專利範圍第丨項所述的裝置，其中，該加熱機 構包含有溫度控制機構（17)，其係藉著該樣本（2)之溫度 的測量來進行伺服控制。 27 丄361270 10. 如申請專利範圍第i項所述的裝置，其中，數個紅 2線加熱發射器（9 )係能夠被定向於方向之中並且係被座 落在該封閉件（6)的外側。 11. 如申請專利範圍第丨項所述的裝置，其中，該攝影 機（3)包含有一個紅光以及紅外線過濾器（15 )。 12‘如申請專利範圍第丨項所述的裝置，其中，該裝 置包含有冷卻機構。 X

   13.如申請專利範圍第12項所述的裝置，其中，該封 閉件（6)對於可見光（7 ’ 8，L)以及紅外線（⑻來說是可穿 透的，該冷卻機㈣包含有藉著一種冷卻劑來冷卻該樣本 (2)的機構。 14.如甲請專利範 «【4〜取且，丹甲，該》 Ρ才包3有至少一個被配置在該封閉件（6 )之中的冷名 劑入口（1G)、以及使得該冷卻劑可以從該封閉件（6)處本 移除的至少一個出口（13)。 第1項至第14 於包含有以下 15. —種用於使用一個根據申請專利範圍 項其令任一項所述之裝置的方法，其特徵在 的步驟： 影:3)所檢測…階的二Sr配::: 時， 來， -當後續將該系列的影像投射到該樣本（2)之表面（〇上 Γ ^的參考編碼係與該攝影機所獲得的數據連結起 1更於獲得前述表面（1)的座標。 28 1361270 16.如申請專利範圍第15項所述的方法，其中，該方 法係包含有各個第一以及第二測量機構之各個第一以及第 二啟動相位的一個改變。 如甲請專利範圍第15項或第16項所述的方法，其 s方法包3有將測微的晶粒（19)沉基在該樣本（？）的 (1)上，使得該等晶粒（1 9 )係被結合到該表面。 如申請專利範圍第15項所述的方法，其中，該樣

   行運祚固電子^件該方法包含有使得前述的電子元件進 订運作，藉著第—、 Τ 行的測4係在以 —ϋ第三測量機構之作用所進 罨子το件正在運作時進行。 十一、圖式： 如次頁

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