TITRE : DISPOSITIF D'INSPECTION D'UNE SURFACE D'UN OBJET

DOMAINE DE L' INVENTION

La présente invention concerne un dispositif d'inspection d'une surface d'un objet. Un dispositif conforme à l'invention permet l'inspection de la surface de l'objet lorsque celle-ci comprend de fortes variations de hauteur et permet de générer à hautes cadences des images d' intensité représentatives de la réflectivité de cette surface avec une profondeur de champ étendue et une grande résolution latérale. D'une manière générale, l'invention relève du domaine de l'imagerie pour l'inspection et le contrôle d'objets, tels que des substrats pour l'industrie du semi-conducteur ou de l'optique intégrée (plaquettes semi-conductrices ou substrats sous toutes les formes, en cours ou en fin de fabrication de dispositifs à semi- conducteurs) , ou d'autres objets dans les domaines de la mécanique ou l'industrie manufacturière par exemple (micro mécanismes, pièces ou assemblage d'horlogerie, systèmes assemblés) .

ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L' INVENTION

Dans le domaine de l'industrie du semiconducteur, l'augmentation des cadences de production des plaquettes de dispositifs à semi- conducteurs et la réduction de la taille des motifs créent un besoin croissant d'inspection en imagerie à hautes cadences. Les méthodes pour imager ces plaquettes doivent ainsi permettre la localisation rapide des défauts, structures et motifs sur toute la surface des plaquettes. Par ailleurs, du fait de la courbure des plaquettes notamment, ou du fait de la hauteur des structures à imager (bords de wafer, ...) , il est nécessaire de pouvoir effectuer des images nettes dans une zone de profondeur de champ étendue. Dans d'autres domaines, tels que ceux de la micromécanique ou l'horlogerie, les objets à inspecter peuvent avoir un relief ou des différences de hauteur importantes, nécessitant également des profondeurs de champ étendues.

On connaît des systèmes d' imagerie optique tels que des microscopes classiques. Ces systèmes sont en général limités en profondeur de champ : la limite de diffraction optique fait qu'il est très difficile d'avoir à la fois un fort grossissement et une grande profondeur de champ. Ceci est particulièrement pénalisant lors du contrôle de surfaces éloignées ou de structures avec des hauteurs ou des profondeurs significatives. Ce problème est généralement résolu en maintenant l'objectif à distance voulue de la surface mesurée, par un système de type autofocus. Cela se traduit par des vitesses de déplacement diminuées et des systèmes plus complexes, voire la nécessité d'effectuer plusieurs passages pour acquérir les images.

Le document US 8,654,324 met en œuvre une méthode pour augmenter la profondeur de champ en exploitant la dispersion chromatique d'un objectif chromatique. La lumière transmise au travers d'une fente est projetée sur un objet au travers d'un objectif chromatique. La lumière réfléchie par la surface inspectée est renvoyée vers l'objectif chromatique puis transmise au travers d'une fente placée devant un détecteur linéaire. L'objectif chromatique utilisé dans cette configuration permet d'augmenter la profondeur de champ de mesure en exploitant le fait que différentes longueurs d'onde sont focalisées à différentes distances sur l'objet. Cependant, ce système n'est pas adapté à la formation d' images d' intensité en deux dimensions et avec une grande résolution latérale. Ceci du fait de sa configuration en fente qui ne respecte pas les critères d'une détection confocale dans une dimension et génère ainsi de la diaphonie ou cross-talk entre voies de mesure.

Le document US 9,739,600 B1 décrit un système permettant la localisation de motifs selon deux dimensions avec une profondeur de champ étendue obtenue par un objectif chromatique. Le profil ou la distance des structures identifiées peuvent être mesurés par le même instrument en respectant les critères d'une détection confocale, avec un minimum de cross-talk entre voies de mesure. La vitesse d'acquisition du système est toutefois directement limitée par la quantité de lumière collectée par le photodétecteur et surtout par le nombre de voies de mesure qu' il est possible d'implémenter.

Plus particulièrement, les cadences d'inspection dépendent de l'optimisation du facteur de remplissage des points de mesures sur les plaquettes inspectées et définissant la densité de points mesurés à chaque instant. Le facteur de remplissage est défini comme le rapport entre le diamètre des points de mesure (diamètre du faisceau de lumière projeté sur la plaquette au point de focalisation) et la séparation entre deux points de mesure. Ainsi, l'utilisation de fibres optiques ou de circuits optiques intégrés pose une limitation physique sur la possibilité de rapprocher les voies de mesure entre elles.

Un des objectifs de l'invention est de proposer un dispositif pour imager rapidement sur une profondeur de champ étendue une surface d'un objet.

Un autre objectif de l'invention est de proposer un tel dispositif permettant une grande densité de points de mesure (résolution spatiale élevée) tout en minimisant le couplage de lumière (cross-talk) entre les voies de détection.

Un autre objectif de l'invention est de permettre une localisation et une inspection de structures et de motifs d'une surface d'un objet tel qu'un substrat semi-conducteur.

BREVE DESCRIPTION DE L' INVENTION

En vue de la réalisation de l'un de ces buts, l'invention propose un dispositif d'inspection d'une surface d'un objet, le dispositif comprenant :

- au moins une source de lumière polychromatique pour projeter un faisceau d' inspection sur la surface ; au moins un masque confocal interceptant le faisceau d'inspection et un faisceau réfléchi par la surface, le masque confocal présentant une pluralité d'ouvertures de filtrage chromatique ;

- un système chromatique étalant spatialement la focalisation du faisceau d'inspection en fonction de longueurs d'onde présentes, selon des plans de focalisation le long d'un l'axe optique dans une profondeur de champ, et interceptant le faisceau réfléchi par la surface pour le projeter sur un plan de détection conjugué des plans de focalisation;

- un support mobile pour recevoir l'objet et positionner la surface dans la profondeur de champ du système chromatique, le support pouvant être commandé pour déplacer la surface relativement au système chromatique au moins selon une direction d' inspection ;

- un capteur d' image à intégration temporisée synchronisé au déplacement de la surface selon la direction d' inspection, le capteur d' image comprenant une matrice de photodétecteurs disposée dans le plan de détection, les ouvertures de filtrage chromatique du masque confocal éclairant une partie des photodétecteurs .

Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l'invention, prises seules ou selon toute combinaison techniquement réalisable :

• les ouvertures de filtrage chromatique sont agencées sur le masque confocal pour éclairer une pluralité de photodétecteurs disposée sur une colonne de la matrice correspondant à une pluralité de points de mesure agencés selon la direction d' inspection ;

• les ouvertures de filtrage chromatique sont réparties de manière complémentaire sur au moins deux lignes du masque confocal pour éclairer une pluralité de photodétecteurs correspondant à une pluralité de points de mesure disposés selon au moins deux lignes agencées selon une direction perpendiculaire à la direction d' inspection ; • le masque confocal comprend une pluralité de groupes d'au moins deux lignes comprenant des ouvertures de filtrage chromatique réparties de manière complémentaire sur lesdites au moins deux lignes ;

• le dispositif comprend un masque confocal d'éclairage disposé dans le faisceau d' inspection et un masque confocal de détection disposé dans le faisceau réfléchi, le masque confocal d'éclairage et le masque confocal de détection étant respectivement placés dans un plan conjugué des plans de focalisation vis-à-vis du système chromatique ;

• le masque confocal de détection est réalisé par un dépôt d' au moins un matériau sur la surface du capteur d' image ;

• le dispositif d' inspection comprend un masque confocal unique, disposé dans un plan conjointement conjugué du plan de détection et des plans de focalisation vis-à-vis du système chromatique ;

• la source de lumière polychromatique comprend une lampe halogène ou une barrette de diodes électroluminescentes, associée à un dispositif de diffusion pour homogénéiser l'intensité du faisceau d'inspection ;

• le système chromatique comprend un objectif chromatique ;

• l'objectif chromatique comprend une lentille ou une combinaison de lentilles, au moins une lentille de diffraction et/ou au moins une métalentille ;

• le système chromatique comprend un élément séparateur ;

• l'élément séparateur est un cube séparateur ou une lame semi-réfléchissante ;

• les photodétecteurs sont munis d'un filtre de couleur ; • les ouvertures de filtrage chromatique sont agencées pour éclairer chacune une pluralité de photodétecteurs munis de filtres de couleur différentes.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée de l'invention qui va suivre en référence aux figures annexées sur lesquelles :

[Fig. 1] La figure 1 représente un dispositif d'inspection conforme à un premier mode de mise en œuvre de l'invention ;

[Fig. 2] La figure 2 représente un schéma de principe du fonctionnement chromatique confocal mis en œuvre par le dispositif de la figure 1 ;

[Fig. 3] La figure 3 représente une vue de face d'un masque de détection éclairé par un faisceau réfléchi ;

[Fig. 4] La figure 4 représente un agencement d'ouverture sur un masque confocal en alignement à une matrice de photodétection ;

[Fig. 5] La figure 5 représente deux champs d'inspection à la surface d'une surface à inspecter.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L' INVENTION

Par souci de simplification de la description à venir, les mêmes références sont utilisées pour des éléments identiques ou assurant la même fonction dans l'état de la technique ou dans les différents modes de mise en œuvre exposés du dispositif. La figure 1 représente un premier mode de mise en œuvre d'un dispositif d'inspection conforme à la présente invention.

D'une manière générale, le dispositif d'inspection 1 projette un faisceau lumineux d'inspection sur une surface S d'un objet inspecté. Le faisceau se réfléchit sur cette surface S pour projeter sur un plan de détection P d'un capteur d'image 5.

L'objet inspecté, tel qu'un substrat semi-conducteur, est disposé sur un support mobile 4 du dispositif d'inspection 1, par exemple une table dont le déplacement peut être contrôlé. Le support mobile 4 permet de déplacer la surface selon au moins une direction d'inspection I sous le faisceau d'inspection.

Le dispositif d'inspection 1 comprend un système d'éclairage 2 comportant une source de lumière polychromatique 20 pour former le faisceau d'inspection. La source 20 émet donc plusieurs longueurs d'onde qui peuvent être par exemple comprises dans le spectre visible, dans un intervalle de longueurs d'onde compris entre 380 nm à 700 nm, ou dans l'infrarouge au-delà de 700nm.

D'une manière générale, les longueurs d'onde composant le spectre d'émission de la source 20 sont choisies selon la nature de l'objet inspecté et des couches qui sont susceptibles de le recouvrir. On choisira les longueurs d'onde de la source polychromatique 20 pour que le faisceau d'inspection soit réfléchi par la surface S de l'objet que l'on souhaite inspecter. En outre, lorsqu'une couche de recouvrement est présente, on peut choisir les longueurs d'onde de la source polychromatique 20 pour qu'elles soient comprises dans le spectre de transparence de cette couche de recouvrement.

A titre d'exemple, la source de lumière polychromatique 20 peut être formée d'une lampe halogène ou d'une barrette de diodes électroluminescentes .

On cherche de manière générale à former un faisceau d'inspection de dimension transverse importante de manière à éclairer une large portion de la surface S inspectée, désignée « champ d'inspection » dans la suite de cette description. Dans une application dans le domaine du semiconducteur, le champ d' inspection peut présenter une dimension comprise entre quelques centaines de microns et quelques millimètres de côté. A cet effet, on peut prévoir, comme c'est le cas sur le mode de mise en œuvre représenté sur la figure 1, un dispositif de diffusion 21 pour homogénéiser l'intensité du faisceau lumineux d'inspection produit par le système d'éclairage 2. Le dispositif de diffusion 21 peut par exemple être réalisé par un verre dépoli ou par un élément de guidage optique assurant un mélange des modes de propagation du rayonnement produit par la source polychromatique 20 de manière à rendre homogène l'intensité du faisceau d'inspection.

On peut également prévoir des fibres optiques 22 ou toutes autres formes de guide d'un rayonnement lumineux, pour conduire le faisceau lumineux produit par la source 20 jusqu'à la zone d'injection du faisceau d'inspection dans le dispositif 1, ici occupé par le dispositif de diffusion 21.

Bien entendu, le système d'éclairage 20 n'est pas limité à celui décrit de ce mode de mise en œuvre. On peut par exemple envisager qu'il soit composé d'une source de lumière polychromatique à super continuum dont le rayonnement est guidé par au moins un guide optique jusqu'à la zone d'injection.

Poursuivant description de la figure 1, le dispositif d'inspection 1 comprend également un système chromatique 3 disposé sur le chemin optique du faisceau d'inspection et du faisceau réfléchi. Le système chromatique 3 génère une dispersion chromatique de la lumière qui le traverse et ainsi étale spatialement la focalisation du faisceau d' inspection polychromatique, en fonction des longueurs d'ondes présentes, selon des plans de focalisation répartis le long d'un axe optique AO dans une profondeur de champ du système chromatique 3 étendue par rapport à la profondeur de champ obtenue pour une longueur d'onde individuelle. À cet effet, le système chromatique 3 comprend un objectif chromatique 3a conduisant à focaliser les différentes longueurs d'onde du faisceau d'inspection, sur toute son étendue transverse, à des distances différentes de l'objectif. L'objectif chromatique 3 peut être réalisé de multiples manières, par exemple par l'intermédiaire d'une lentille ou d'une combinaison de lentilles. Ces lentilles peuvent intercepter toute l'étendue transverse du faisceau d'inspection, ou être respectivement dédiées à des portions de ce faisceau constituant des voies de mesure. Il peut également s'agir de lentilles de diffraction ou de dispositifs holographiques. Il peut également s'agir de métalentilles , c'est-à-dire d'éléments optiques réflectifs ou transmissifs présentant des surfaces de réflexion ou de transmission structurées. Les motifs constituant cette structuration de surface présentent des dimensions plus petites que les longueurs d'onde du faisceau lumineux d'inspection et affectent la phase du rayonnement de ce faisceau et donc sa forme et sa propagation. Les motifs en surface des éléments optiques peuvent être fabriqués par des méthodes connues de photolithographie et de gravure.

Quelle que soit la nature de l'objectif chromatique 3a, celui- ci est choisi pour présenter une aberration chromatique importante, conduisant à étaler spatialement le faisceau d'inspection, selon les longueurs d'onde qui le compose, selon des plans de focalisation disposés dans la profondeur de champ du système chromatique 3. Cette profondeur de champ peut par exemple s'étendre sur une distance de 100 à 200 microns.

Pendant une mesure, la surface S de l'objet inspecté est disposée dans la profondeur de champ du système chromatique 3. À cet effet, on peut prévoir que le support mobile 4 puisse ajuster la position de la surface S en déplaçant l'objet inspecté selon la direction de l'axe AO du système chromatique 3, de manière à maintenir la surface S de l'objet dans la profondeur de champ. Cette caractéristique est notamment intéressante lorsque la surface S présente des reliefs importants en élévation ou en dépression .

En conséquence, et de manière avantageuse, le support mobile 4 peut être constitué d'une table pourvue de moyens pouvant contrôler son déplacement dans un plan perpendiculaire au faisceau d' inspection afin de déplacer la surface selon la direction d'inspection I, et des moyens complémentaires assurant un déplacement selon une direction perpendiculaire à ce plan afin de maintenir la surface S dans la profondeur de champ du système chromatique 3. Toutefois, dans la mesure où la profondeur de champ du système chromatique 3 est étendue, les contraintes pour y maintenir la surface S sont relâchées par rapport à un système achromatique.

Le déplacement dans l'espace de la surface S au cours d'une séquence de mesure peut être contrôlée par une unité électronique de commande 7. Celle-ci peut également collecter la trajectoire réalisée au cours de la séquence de mesure afin de pouvoir reconstituer une image fidèle de la surface inspectée S.

Poursuivant la description du mode de mise en œuvre représenté sur la figure 1, le système chromatique 3 est également pourvu d'un élément séparateur 3b, par exemple un cube séparateur ou une lame réfléchissante, pour intercepter le faisceau réfléchi par la surface S et le projeter sur un plan de détection P d'un capteur d'image 5. L'élément séparateur 3b est disposé sur le chemin optique du faisceau réfléchi, en aval de l'optique chromatique 3a, si bien que le faisceau réfléchi traverse cet objectif 3a avant de se projeter sur le plan de détection P.

D'autres pièces optiques du système chromatique 3 peuvent être placées sur le chemin optique entre l'élément séparateur 3b et le plan de détection du capteur d'image 5, mais dans tous les cas, le plan de détection P est disposé dans un plan conjugué, vis-à-vis du système chromatique 3, des plans de focalisation. Selon l'invention, le capteur d'image 5 est un capteur d'image à intégration temporisée (désigné par « capteur d' image » dans la suite de cet exposé pour plus de simplicité) . Le fonctionnement détaillé d'un tel capteur est par exemple décrit dans le document EP2088763. Il comprend une matrice de photodétecteurs agencés selon une pluralité de lignes et de colonnes. Les charges générées par les photodétecteurs sont déplacées d'une ligne à l'autre, selon une direction de colonnes de manière synchrone avec le déplacement de l'objet imagé. La dernière ligne de la matrice est déplacée dans un registre à décalage, ou toute autre forme de composant électronique permettant d'extraire les charges de cette ligne, afin de constituer une ligne d'image de l'objet.

Dans le dispositif d'inspection 1, la matrice de photodétecteurs du capteur d' image 5 est disposée dans le plan de détection P sur lequel se projette le faisceau réfléchi. En d'autres termes, le capteur d' image 5 est disposé dans le dispositif d' inspection 1 pour imager le champ d'inspection. Une telle matrice peut présenter un nombre très important de lignes et de colonnes, par exemple plus de 10 mille colonnes et plusieurs centaines de lignes .

Le capteur d'image 5 est relié à l'unité électronique de commande 7 afin de le synchroniser au déplacement de la surface S selon la direction d'inspection I, et pour récupérer répétitivement les lignes de charges extraites de la matrice de photodétecteurs en bout de colonnes. Dans cette configuration, et en l'absence de tout masquage, un point de la surface S qui se déplace selon la direction d' inspection I est imagé successivement sur les photodétecteurs d'une colonne de la matrice, c'est-à-dire sur des lignes successives de la colonne. Simultanément, la charge électrique générée par un photodétecteur est déplacée de manière synchrone d'une ligne à l'autre, selon une direction de colonne, si bien que la charge accumulée à l'issue de ce balayage, en bout de colonne, est représentative de la lumière réfléchie par le point de la surface S pendant toute la durée de son déplacement, dans le plan conjugué du capteur d'image 5, le long de la colonne correspondante du capteur selon la direction d' inspection I .

Le dispositif d' inspection représenté sur la figure 1 comprend également deux masques confocaux 6a, 6b disposés dans des plans conjugués de la surface S de l'objet vis-à-vis du système chromatique 3, et respectivement placés dans le chemin optique du faisceau d'inspection et du faisceau réfléchi.

Un premier masque confocal d'éclairage 6a est ici disposé sur le dispositif de diffusion 21. Le masque présente une pluralité d'ouvertures d'éclairage. Ces ouvertures peuvent être traversées par le faisceau d'inspection issue du système d'éclairage, et le masque confocal d'éclairage bloque le faisceau en dehors de ces ouvertures. Le faisceau d'inspection est donc constitué d'une pluralité de voies d'éclairage définie par les ouvertures d'éclairage, se projetant sur la surface S au niveau d'une pluralité de points de mesures réparties dans le champ d'inspection du dispositif 1, selon des plans de focalisation en fonction des longueurs d' ondes dans la profondeur de champ du système chromatique 3.

Un deuxième masque confocal de détection 6b est ici disposé sur le plan de détection du capteur d'image 5. Similairement au premier masque confocal d'éclairage 6a, le masque confocal de détection 6b comprend une pluralité d'ouvertures de filtrage chromatique (ou confocal chromatique) , conjuguées des ouvertures d'éclairage du masque confocal d'éclairage 6a. Plus précisément, les ouvertures d'éclairage et les ouvertures de filtrage chromatique sont conjuguées des mêmes points de mesure par le système chromatique 3.

Le masque confocal de détection 6b et le capteur d' image 5 sont disposés l'un par rapport à l'autre pour que les ouvertures de filtrage chromatique du masque confocal 6b soient respectivement mises en vis-à-vis d'un photodétecteur ou un groupe de photodétecteurs et éclairent une partie des photodétecteurs de la matrice. Pour cela, le masque confocal de détection 6b peut être plaqué, collé, ou réalisé directement sur la surface du capteur d'image 5. Il peut notamment être réalisé par des dépôts sélectifs de couches de matériaux diélectriques ou métalliques sur la surface du capteur 5.

Le masque confocal de détection 6b peut également être réalisé sous la forme d'un élément distinct du capteur 5, positionné dans un plan optique conjugué du capteur par une lentille ou un système d'imagerie.

Dans le dispositif d'inspection 1 ainsi configuré, les voies d'éclairage du faisceau d'inspection traversent l'objectif chromatique 3a. Le faisceau se focalise, suivant les différentes longueurs d'ondes qui le constituent, dans des plans de focalisation répartis sur la profondeur de champ très étendue par l'effet de l'objectif chromatique 3a. Le rayonnement de chaque voie d'éclairage est réfléchi par la surface inspectée S, disposée dans la profondeur de champ, aux points de mesure, traverse à nouveau l'objectif chromatique 3a, et est projeté sur le masque confocal de détection 6b par l'intermédiaire de l'élément séparateur 3b.

On a ainsi représenté sur la figure 2 un schéma de principe du fonctionnement chromatique confocal mis en œuvre par le dispositif de la figure 1. Sur cette figure, le masque d'éclairage 6a présente une ouverture d'éclairage définissant un faisceau d' inspection comprenant ici une unique voie d'éclairage. Par l'effet de l'objectif chromatique 3a disposé sur son chemin optique, le faisceau d'inspection se focalise, en fonction des longueurs d'ondes optiques présentes, sur une profondeur de champ étendue. Sur la figure 2, on a représenté une première longueur d'onde lo du faisceau qui se focalise dans un plan de focalisation PfO et une seconde longueur d'onde l _± du faisceau qui se focalise sur un deuxième plan de focalisation Pfl, bien distinct du premier plan.

On a placé la surface S à inspecter au niveau du premier plan de focalisation PfO, de sorte que l'ouverture d'éclairage du masque d'éclairage s'y image pour la première longueur d'onde. La lumière à la première longueur d'onde lo issue de l'ouverture d'éclairage est donc réfléchie sur la surface S pour se focaliser sur le plan de détection P du capteur d'image 5, dans l'ouverture de filtrage chromatique du masque de détection 6b. Ainsi, cette lumière à la première longueur d' onde lo atteint dans toute son intensité ou presque le plan de détection P à travers l'ouverture du masque.

Au contraire, la lumière à la deuxième longueur d'onde l _± n'est pas parfaitement focalisé sur le premier plan de focalisation PfO dans lequel réside la surface S. En conséquence, cette lumière est réfléchie de manière diffuse, jusqu'au masque de détection 6b qui la bloque en grande partie, de sorte que peu de son intensité atteint le plan de détection P.

On a représenté sur la figure 3, une vue de face du masque de détection 6b, qui présente ici 12 ouvertures de filtrage chromatique O arrangées selon 4 colonnes et 3 lignes. Le masque 6b est éclairé par le faisceau réfléchi dans un montage similaire à celui représenté sur la figure 2. On a représenté également sur la figure 3 le contour du halo lumineux H correspondant à la projection sur le masque de rayonnements à des longueurs d'onde réfléchies en dehors de leurs plans de focalisation sur la surface S inspectée.

Pour limiter le phénomène de couplage entre différentes voies de détection, il est important que les ouvertures des masques 6a, 6b soient suffisamment éloignées les unes des autres, de sorte que le halo diffus associé à une ouverture ne recouvre pas avec trop d'intensité une ouverture voisine.

Par exemple, les centres de deux ouvertures adjacentes sur le masque d'éclairage 6a ou sur le masque de détection 6b peuvent être séparés d'une distance supérieure à deux fois la dimension de ces ouvertures (leurs diamètres si ces ouvertures sont circulaires) . Toutefois, le fait d'éloigner les unes des autres les ouvertures des masques 6a, 6b conduit à réduire le facteur de remplissage des points de mesures dans le champ d'inspection. Comme on l'a noté en introduction, une réduction du facteur de remplissage affecte la cadence d' inspection et la densité des points de mesure .

Pour résoudre ce problème, les ouvertures des masques d'éclairage et de détection sont astucieusement agencées vis-à- vis des photodétecteurs du capteur d'image 5.

On a ainsi représenté sur la figure 4 une partie de la matrice de photodétecteur sous la forme d'une grille G. Chaque case de la grille symbolise un photodétecteur ou un groupe de photodétecteurs. La partie de la matrice représentée est composée de 5 colonnes (référencées Cl à C5) et de 5 lignes (référencées L1 à L5) . Les ouvertures des masques 6a, 6b, sont représentées par des cercles, disposés ici en alignement avec les photodétecteurs de la caméra. Ces ouvertures sont susceptibles de faire passer le faisceau réfléchi qui se projette alors sur les photodétecteurs exposés pour être mesurés par le capteur d'image 5. On note qu'il s'agit indifféremment des ouvertures du masque d'éclairage 6a ou du masque de détection 6b, ces deux masques étant optiquement conjugués l'un de l'autre lorsque les photodétecteurs sont exposés.

Dans cet agencement, les ouvertures de filtrages chromatiques sont agencées sur le masque confocal (6a, 6b) pour éclairer respectivement une pluralité de photodétecteurs, ou une pluralité de groupes de photodétecteurs, disposée sur une colonne (C1-C5) de la matrice. Le capteur d'image 5 est synchronisé avec le déplacement de la surface à inspecter de sorte que la pluralité de photodétecteurs d'une colonne sous les ouvertures est en correspondance avec une pluralité de points de mesure agencés selon la direction d'inspection (I) . Lorsque la surface S est déplacée selon la direction d' inspection I les photodétecteurs de la colonne sous les ouvertures du masque sont successivement exposés à la lumière issue d'un point de mesure. En bout de colonne, on récupère une charge correspondant à la quantité de lumière réfléchie par le point de mesure pendant une durée d'exposition étendue, correspondant au temps d'exposition de chaque photodétecteur multiplié par le nombre d'ouvertures dans la colonne. On peut de la sorte réaliser une image de forte intensité de la surface inspectée et/ou augmenter la cadence d' inspection .

Dans cet agencement également, les ouvertures de filtrages chromatiques sont réparties sur le masque confocal 6b de manière complémentaire sur au moins deux lignes, c'est-à-dire par exemple que pour une colonne donnée, si une ligne ne comprend pas d'ouverture de filtrage chromatique, une autre ligne en comprend une. En particulier, une telle répartition complémentaire permet de faire en sorte que, pour un groupe de lignes qui comprennent chacune une ouverture de filtrage chromatique, pour une sous-partie des colonnes, chaque colonne comprend le même nombre d'ouvertures de filtrage chromatique (par exemple une) pour le groupe de lignes. On expose de la sorte une pluralité de photodétecteurs répartis également de manière complémentaire sur au moins deux lignes de la matrice. Dans l'exemple de la figure 4, les photodétecteurs des lignes L1 et L2, et des lignes L3 et L4 sont ainsi disposées de manière complémentaire sur ces deux lignes. En d'autres termes, deux photodétecteurs contigus en ligne ou en colonne ne sont pas simultanément exposées sous une ouverture du masque. De la sorte on écarte suffisamment les ouvertures les unes des autres pour limiter le couplage parasite entre plusieurs voies de détection. Le capteur d' image 5 est synchronisé avec le déplacement de la surface S à inspecter de sorte que les photodétecteurs répartis sur les lignes correspondent à une pluralité de points de mesure disposés similairement selon des lignes agencées selon une direction perpendiculaire à la direction d'inspection (I) . Grâce à la répartition complémentaire des ouvertures de filtrage chromatique entre les lignes, lorsque la surface S est déplacée selon la direction d' inspection I les points de mesures imagés sur le détecteur se combinent de manière très dense dans le champ d' inspection . On a ainsi représenté sur la figure 5 un premier champ d'inspection Cil ainsi que les points de mesure (en pointillé) imagés sur le capteur d'image 5 de ce champ d'inspection. La surface a été déplacée selon la direction d' inspection et on a représenté un deuxième champ d' inspection CI2 ainsi que les points de mesure dans ce champ (en trait plein) . La répartition sur plusieurs lignes complémentaires des ouvertures permet au fur et à mesure du déplacement de l'objet de procéder à des mesures denses dans le champ d'inspection.

Bien entendu, les ouvertures peuvent être réparties de manière complémentaire sur un plus grand nombre de lignes, ce qui permet d'écarter ces ouvertures encore plus les unes des autres et limiter encore plus le phénomène de couplage. Pour une dimension donnée de la matrice de photodétecteur, cela revient à placer moins de photodétecteurs sur une colonne, et donc affecter la qualité d'intensité de l'image.

Avantageusement, le masque confocal (6a, 6b) peut comprendre une pluralité de groupes de lignes avec une répartition complémentaire des ouvertures de filtrage chromatique. Ces groupes de lignes peuvent comprendre par exemple une répartition d'ouvertures de filtrage chromatique identique. Ainsi chaque point de mesure de l'objet est imagé sur le détecteur en une pluralité d'ouvertures de filtrage chromatique, séquentiellement, ce qui permet d'accumuler plus d'intensité ou de charges et d'exploiter pleinement le nombre de lignes de la matrice de photodétecteurs.

Le dispositif tel que décrit permet d'obtenir des images en intensité, ou en niveau de gris, de la surface de l'objet, ou en d'autres termes de sa réflectivité.

Dans la mesure où le système chromatique réalise un codage de la hauteur de l'objet en longueur d'onde, il est également possible d'obtenir une information de profondeur. Cela nécessite de déterminer la longueur d' onde du rayonnement détecté par les photodétecteurs. Ceci peut être mis en œuvre en employant un capteur d' image 5 couleur, retournant donc une information de couleur en plus de l'information d'intensité du rayonnement détecté .

Cette approche peut être mise en œuvre de différentes manières.

Selon une première approche, on dispose une pluralité de photodétecteurs sous les ouvertures du masque, respectivement muni de filtres de couleurs, par exemple RGB. Chaque point de mesure est alors caractérisé par la mesure d' intensité dans chacun des spectres définis par ces filtres.

Selon une autre approche, le photodétecteur (ou les photodétecteurs) sous une ouverture est muni d'un unique filtre de couleur, mais la nature de ce filtre varie d'une colonne à l'autre, le long de la ligne. Le rayonnement émis par des points de mesure adjacents de la surface S, correspondant à des colonnes adjacentes du détecteur, est donc détecté par des photodétecteurs respectivement dédiés à une couleur.

L'information de couleur, même grossière, obtenue à l'aide de filtre du type RGB, peut avantageusement être exploitée par l'unité électronique de commande 7 pour estimer l'élévation des points de mesures, et plus spécifiquement la distance séparant le point de mesure d'un plan de référence du dispositif. L'unité de commande 7 peut donc estimer une distance moyenne séparant la surface S de ce plan de référence. Elle peut asservir le déplacement selon l'axe optique AO du support mobile 4 sur cette estimation de distance moyenne pour maintenir la surface d' inspection S dans la profondeur de champ du système chromatique 3 tout en déplaçant cette surface S selon la direction d'inspection I, pendant une séquence de mesure.

La vitesse de déplacement de la surface S, selon la direction d'inspection peut atteindre par exemple une valeur de l'ordre de 100mm/seconde . Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de mise en œuvre décrits et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications .

Ainsi, les deux masques opaques d'éclairage et de détection 6a, 6b peuvent être remplacés par un unique masque, disposé dans ce cas sous l'élément séparateur 3b. Le masque peut par exemple être fixé directement sous un cube séparateur ou une lame réfléchissante, par exemple par dépôt d'une matière opaque sur cette pièce optique. Dans cette configuration alternative, les ouvertures de l'unique masque réalisent à la fois la fonction des ouvertures d'éclairage et de filtrage chromatique. Les ouvertures de ce masque sont alors optiquement conjuguées de la surface S de l'objet par le système chromatique 3, et optiquement conjuguées du capteur d'image 5.