New developments in optical suface profiling

Abstract

En esta tesis, hemos diseñado un nuevo perfilómetro de tecnología dual (confocal e interferométrico) que combina en un solo dispositivo las ventajas de ambas técnicas ópticas y hemos construido un prototipo para analizar la viabilidad del diseño. También hemos desarrollado una nueva técnica, basada en el modo confocal, que permite medir el espesor de las capas submicrométricas que se encuentran en muestras construidas a partir de la superposición de materiales disimilares. En la primera parte de la tesis, se presenta el diseño detallado que hace posible tener en el mismo cabezal (i) imagen de campo claro, (ii) imagen confocal y perfilometría 3D confocal y (iii) imagen interferométrica y perfilometría 3D interferométrica (VSI y PSI). La imagen de campo claro y la interferometría requieren iluminación extensa mientras que la imagen confocal requiere iluminación local y barrido dentro del plano imagen. El núcleo del nuevo perfilómetro es un cabezal compacto, que no tiene partes móviles, y que es fácil de alinear. El cabezal es autónomo y se puede fijar a cualquier soporte que garantice estabilidad mecánica. Para la generación de los diferentes patrones de iluminación con alta eficiencia lumínica, se ha escogido un dispositivo electrónico de generación de imágenes tipo FLCoS. Todas las técnicas usan, como única fuente de luz, un diodo emisor de luz (LED) de alta potencia que emite luz azul. Hemos realizado un estudio de las prestaciones del sistema y un análisis de la influencia del dispositivo de barrido vertical. También hemos examinado con detalle las aplicaciones de las diferentes técnicas perfilométricas y se presenta un estudio comparativo de aplicabilidad de la técnica confocal en relación a las técnicas interferométricas, que pone de manifiesto las limitaciones de cada técnica.