KR100679643B1 - 자동초점 조절패턴을 채택하는 자동초점 조절장치 및그것을 사용한 자동초점 조절방법 - Google Patents

Abstract

자동초점 조절패턴을 채택한 자동초점 조절장치 및 그것을 사용한 자동초점 조절방법이 개시된다. 이 자동초점 조절장치는 광학렌즈들을 갖는 광학계의 자동초점 조절장치에 관한 것으로, 자동초점 광을 출사하는 광원을 포함한다. 제1 광분할기가 광원에서 출사된 광을 광학렌즈들로 반사시키고, 광학렌즈들을 통해 입사된 광을 광원 방향으로 반사시킨다. 한편, 자동초점 조절패턴이 광원과 제1 광분할기 사이에 위치한다. 자동초점 조절패턴의 길이방향은 상기 광원의 광축에 대해 소정의 경사각으로 기울어져 위치한다. 이에 따라, 광원을 사용하여 자동초점 조절패턴의 이미지를 관찰용 시료 표면에 투영할 수 있다. 한편, 관찰용 시료표면에 투영된 자동초점 조절패턴의 이미지는 광학렌즈들과 관찰용 시료 표면의 상대적인 거리에 따라 변하므로, CCD 카메라를 사용하여 투영된 이미지를 감지하고 이를 해석하여 관찰용 시료 표면이 기준 초점위치로부터 이동된 이동량을 알아낼 수 있다. 따라서, 관찰용 시료 표면과 광학렌즈들을 상대적으로 이동시키면서 관찰용 시료 표면을 감지하는 스캐닝 동작을 수행함이 없이, 결정된 기준 초점위치로 돌아갈 수 있어, 신속하고 정확하게 자동초점 동작을 수행할 수 있다.

자동초점, 전하결합소자(CCD) 카메라, 자동초점 조절패턴

Description

자동초점 조절패턴을 채택하는 자동초점 조절장치 및 그것을 사용한 자동초점 조절방법{APPARATUS FOR PERFORMING AN AUTO-FOCUS OPERATION EMPLOYING A PATTERN FOR THE AUTO-FOCUS OPERATION AND METHOD FOR PERFORMING AN AUTO-FOCUS OPERATION USING THE SAME}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동초점 조절장치를 설명하기 위해 상기 자동초점 조절장치가 장착된 광학계를 나타낸 개략도이다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 자동초점 조절의 원리를 설명하기 위한 개념도들이다.

도 4는 관찰용 시료 표면과 광학렌즈들의 상대적인 거리에 따른 자동초점 조절패턴의 이미지를 설명하기 위한 사진들이다.

도 5는 관찰용 시료 표면과 광학렌즈들의 상대적인 거리에 따른 이미지 선명도를 설명하기 위한 그래프이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동초점 조절동작을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.

본 발명은 자동초점 조절장치 및 자동초점 조절방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 자동초점 조절패턴을 채택하여 신속하고 정확하게 자동초점 동작을 수행하도록 하는 자동초점 조절장치 및 자동초점 조절방법에 관한 것이다.

자동초점 조절장치는 현미경계나 그와 유사한 광학계를 이용한 공정, 검사 장비에서 핵심적인 역할을 하는 부분으로 자동초점 조절장치의 정확성과 속도는 장비 전체의 성능을 좌우하는 중요한 요인 중 하나이며 공정, 검사 장비의 성능은 곧 생산 라인에서 제품 생산 능력과 관련되므로 자동초점 조절장치의 정확성과 속도는 매우 중요하다.

자동초점 조절장치란 자동화된 방법으로 관찰대상의 표면에 초점을 맞추는 장치를 가리킨다. 자동초점 방식은 여러 가지로 나눌 수 있겠지만 크게 보면 능동형(Active type)과 수동형(Passive type)으로 분류할 수 있다. 능동형(Active type)의 일 예로는 초점을 맺고자하는 관찰 대상에 레이저 빔을 발사하고, 관찰 대상으로부터 반사된 빔을 위치 검출 센서(Array sensor)로 검출하는 것이다. 반사된 빔의 검출 위치 변화는 곧 장비와 시료 사이의 거리변화를 의미하며, 위치 센서상의 검출위치 변동량을 이용하여 관찰대상의 초점 위치로 되돌아갈 수 있다. 위치 검출 센서에 의해 검출된 빔의 위치만을 해석하여 초점 위치로 돌아갈 수 있으므로 매우 빠르다는 장점이 있다. 그러나, 장비와 관찰 대상의 상대적인 거리에 따른 반사 빔의 위치 변화가 크지 않으므로, 고배율 렌즈를 이용하는 광학계에서는 초점위치의 분해능이 좋지 않다. 따라서, 레이저 빔을 사용하는 이러한 능동형 방식은 초점 위치를 찾는 데에 있어 정확성이 떨어진다.

수동형(Passive type) 방식의 일 예로는 다음과 같은 방식이 사용된다. 관찰대상으로부터 임의의 거리만큼 떨어져있는 광학계는 현재위치를 기준으로 일정한 거리를 이동하면서 동시에 전하결합소자(charge coupled device; CCD) 카메라를 이용해 관찰대상의 이미지를 얻는다. 얻어진 여러 장의 이미지로부터 이미지 선명도를 계산하여 이동위치에 따른 이미지 선명도를 알아낸다. 이 중 가장 큰 이미지 선명도를 보이는 위치가 관찰대상의 초점 위치가 된다. 현재 위치에서 이미지 선명도가 가장 큰 위치로 이동하면 관찰 대상은 초점이 맺은 상태가 된다. 이러한 방식은 장비와 관찰 대상의 거리에 따른 이미지 선명도 변화가 민감하기 때문에 초점위치를 정확하게 찾아낼 수 있다. 그러나, 정해진 거리를 이동하면서 여러 개의 이미지를 얻고 이를 분석하여 초점 위치를 찾아내므로, 초점을 찾는 속도가 느리다.

따라서, 자동초점 동작을 신속하고 정확하게 수행할 수 있는 자동초점 조절방법 및 이를 가능하게 하는 자동초점 조절장치가 요구된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 종래의 능동형 및 수동형 방식의 자동초점 조절장치에 비해 신속하면서 정확하게 자동초점 동작을 수행가능하게 하는 자동초점 조절장치를 제공하는 데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 종래의 능동형 및 수동형 방식의 자동초점 조절방법에 비해 신속하면서 정확하게 자동초점 동작을 수행할 수 있는 자동초점 조절방법을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제들을 달성하기 위해, 본 발명은 자동초점 조절패턴을 채택한 자동초점 조절장치 및 그것을 사용한 자동초점 조절방법을 개시한다. 본 발명의 일 양태에 따른 상기 자동초점 조절장치는 광학렌즈들을 갖는 광학계의 자동초점 조절장치에 관한 것으로 자동초점 광을 출사하는 광원을 포함한다. 제1 광분할기가 상기 광원에서 출사된 광을 상기 광학렌즈들로 반사시키고, 상기 광학렌즈들을 통해 입사된 광을 상기 광원 방향으로 반사시킨다. 자동초점 조절패턴이 상기 광원과 상기 제1 광분할기 사이에 위치한다. 상기 자동초점 조절패턴은 길이방향이 상기 광원의 광축에 대해 소정의 경사각으로 기울어져 위치한다. 한편, 제2 광분할기가 상기 제1 광분할기와 상기 자동초점 조절패턴 사이에 위치하여 상기 제1 광분할기에서 상기 광원방향으로 반사된 광을 다른 방향으로 반사시킨다. 자동초점 CCD 카메라가 상기 제2 광분할기에서 반사된 광을 감지한다. 이에 따라, 상기 광원을 사용하여 상기 광학 렌즈들과 마주보는 관찰용 시료 표면에 상기 자동초점 조절패턴의 이미지를 투영할 수 있으며, 상기 투영된 이미지를 상기 자동초점 전하결합소자(charge coupled devece; CCD) 카메라로 감지할 수 있다. 한편, 자동초점 조절패턴은 상기 광원의 광축에 대해 기울어져 위치하므로, 상기 광학렌즈들과 상기 관찰용 시료 표면 사이의 상대적인 거리에 따라 상기 관찰용 시료 표면에 투영된 상기 자동초점 조절패턴의 초점위치가 변한다. 따라서, 상기 감지된 자동초점 조절패턴의 이미지를 해석하여, 기준위치로부터 자동초점 조절패턴의 초점위치의 이동량을 알아낼 수 있으며, 상기 이동량으로부터 관찰용 시료 표면의 초점위치인 기준위치로 돌아갈 수 있다. 결국, 관찰용 시료 표면에 투영된 자동초점 조절패턴의 이미지를 사용하므로, 종래의 능동형 방식에 비해 정확하게 기준위치로 돌아갈 수 있으며, 스캐닝 동작을 수행함이 없이 기준위치로 돌아가므로, 종래의 수동형 방식에 비해 신속하게 자동초점 동작을 수행할 수 있다.

상기 광원의 광축에 대한 상기 자동초점 조절패턴의 길이방향의 경사각이 작을 수록 자동 초점 조절 범위(operation range)가 증가한다. 특히, 상기 광학계의 배율이 증가함에 따라 경사각이 작아지며, 상기 경사각은 1도 내지 10도 범위 내의 각도일 수 있다.

집광렌즈가 상기 광원과 상기 자동초점 조절패턴 사이에 위치할 수 있다. 상기 집광렌즈는 상기 광원에서 출사된 광을 집광시키어 상기 자동초점 조절패턴을 투영하는 광의 강도를 증가시킨다.

이에 더하여, 반사기가 상기 제2 광분할기에서 반사된 광을 자동초점 CCD 카메라로 반사시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 광분할기의 반사 방향 및 상기 반사기의 반사방향을 조절할 수 있어, 상기 CCD 카메라를 적절한 위치에 배치할 수 있으며, 결과적으로 자동초점 조절장치의 크기를 감소시킬 수 있다.

한편, 제1 편광판이 상기 광원으로부터 출사된 광의 경로 상에 위치하여 광을 일축방향으로 편광시킬 수 있다. 상기 제1 편광판은 상기 집광렌즈와 상기 자동초점 조절패턴 사이에 위치할 수 있다. 또한, 상기 광학렌즈들 및 상기 제1 광분할기를 통해 진행하는 광 경로상에 제2 편광판이 위치한다. 상기 제2 편광판은 상기 제1 광분할기를 투과하여 진행하는 광을 상기 일축방향과 다른 방향으로 편광시킨다. 이에 따라, 상기 자동초점 조절패턴의 이미지가 관찰용 시료 표면과 함께 상기 광학계에서 관찰되는 것을 방지할 수 있다.

이에 더하여, 제3 편광판이 상기 반사기와 상기 자동초점 CCD 카메라 사이에 위치하여 상기 제1 편광판과 동일한 방향으로 광을 편광시킬 수 있다. 상기 제3 편광판은 상기 일축방향 이외의 다른 방향으로 편광된 광이 상기 자동초점 CCD 카메라에 입사되는 것을 방지하여 상기 자동초점 조절패턴의 이미지 감지능력을 향상시킨다.

상기 자동초점 조절패턴은 투명기판 상에 패터닝될 수 있다. 이에 따라, 상기 자동초점 조절패턴이 상기 광원의 광축에 대해 소정의 경사각을 이루도록 상기 투명기판이 상기 광원과 제1 광분할기 사이에 위치한다. 상기 투명기판은 광투과성 기판으로, 예컨대 석영(quartz) 또는 유리기판일 수 있다. 상기 자동초점 조절패턴은 크롬(Cr)과 같은 금속을 사용하여 상기 투명기판 상에 패터닝될 수 있다.

상기 자동초점 조절패턴은 가늘고 긴 선형 패턴이거나, 넓은 판형 패턴일 수 있다. 판형 패턴의 경우, 상기 판형 패턴과 투명기판 사이의 경계선이 자동초점 조절패턴의 기능을 수행한다.

본 발명의 다른 양태에 따른 광학렌즈들을 갖는 광학계의 자동초점 조절방법은 자동초점 CCD 카메라의 기준 픽셀 위치를 결정하는 것을 포함한다. 상기 기준 픽셀 위치는, 상기 광학계의 초점이 관찰용 시료 표면에 맺었을 때, 상기 관찰용 시료 표면에 투영되어 상기 자동초점 CCD 카메라에 감지된 자동초점 조절패턴의 이미지 선명도가 가장 큰 픽셀 위치를 의미한다. 즉, 상기 기준 픽셀 위치는 상기 관찰용 시료 표면의 초점위치에 대응하는 CCD 카메라의 픽셀 위치이다. 상기 기준 픽 셀 위치가 결정된 후, 관찰용 시료 표면에 자동초점 조절패턴의 이미지를 투영하고, CCD 카메라를 사용하여 시료 표면에 투영된 상기 이미지를 감지한다. 이어서, 상기 카메라의 픽셀 위치별로 감지된 이미지의 선명도를 계산하여 선명도가 가장 큰 픽셀 위치를 정한다. 상기 기준 픽셀 위치에 대한 상기 픽셀 위치의 변동량을 연산하고, 상기 연산된 변동량을 상기 관찰용 시료의 상대적인 이동량으로 환산한다. 상기 환산된 이동량 만큼 상기 관찰용 시료를 상기 광학렌즈들에 대해 상대적으로 이동시킨다. 이에 따라, 관찰용 시료 표면이 초점위치를 벗어난 경우, 신속하고 정확하게 자동초점 동작을 수행하여 관찰용 시료 표면을 초점위치로 되돌릴 수 있다.

여기서, 관찰용 시료를 광학렌즈들에 대해 상대적으로 이동시키는 것은 광학렌즈들과 관찰용 시료 사이의 거리를 변화시키는 것을 의미한다. 따라서, 광학렌즈들을 고정시키고 관찰용 시료를 이동하거나, 관찰용 시료를 고정시키고 광학렌즈들을 이동할 수도 있다. 또한, 광학렌즈들과 관찰용 시료를 동시에 이동할 수도 있다.

상기 관찰용 시료 표면에 자동초점 조절패턴의 이미지를 투영하는 것은, 광원을 사용하여 자동초점 조절패턴에 자동초점 광을 출사하는 것을 포함한다. 한편, 상기 자동초점 조절패턴의 길이방향은 상기 광원의 광축에 대해 소정의 경사각으로 기울어져 있어, 상기 관찰용 시료 표면과 상기 광학렌즈들 사이의 거리에 따라 상기 자동초점 조절패턴의 투영되는 이미지의 초점 위치가 변한다.

상기 기준 픽셀 위치를 결정하는 것은 관찰용 시료 표면에 초점을 맺는 것을 포함한다. 상기 관찰용 시료 표면에 자동초점 조절패턴의 이미지를 투영하고, CCD 카메라를 사용하여 시료 표면에 투영된 상기 이미지를 감지한다. 상기 카메라의 픽셀 위치별로 감지된 이미지의 선명도를 계산하여 선명도가 가장 큰 픽셀 위치를 정한다. 상기 선명도가 가장 큰 픽셀 위치에 대한 정보를 메모리에 저장할 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다.

다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하에서 설명되어지는 실시 예들에 한정하지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동초점 조절장치(71)를 설명하기 위해 상기 자동초점 조절장치가 장착된 광학계를 나타낸 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동초점 조절장치의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 상기 광학계는 일반적인 반사 현미경을 나타내며, 이미징 렌즈(59)와 대물렌즈(57)로 이루어진 광학렌즈들을 포함한다. 일반적으로, 다양한 배율로 시료를 관찰하기 위해, 서로 다른 배율의 대물렌즈(57)들이 장착된다. 상기 광학렌즈들과 마주보도록 관찰용 시료(58)가 배치된다. 관찰용 시료(58)는 광학계의 스테이지(도시하지 않음) 상에 고정되어 스테이지와 함께 X방향 및 Y방향으로 이동된다. 또한, 관찰용 시료(58)는 스테이지와 함께 광학렌즈들(57, 59)에 대해 상대적으로 Z방향으로 이동된다. 관찰용 시료(58) 표면이 Z방향에서 초점위치(기준위치)에 있을 때, 전하결합소자(charge coupled device; CCD) 카메라(62)를 통해 관찰용 시료(58) 표면의 선명한 이미지를 얻을 수 있다. 상기 초점위치는 대물렌즈(57)의 배율에 따라 변경된다.

한편, 관찰용 시료 표면에 광을 조사하기 위해 광원(52)이 마련되며, 광원에서 출사된 광을 집광하기 위한 렌즈들(53, 55)이 광원(52)과 광학렌즈들(57, 59) 사이에 배치된다. 광원(52)에서 출사된 광은 렌즈들(53, 55)에 의해 집광되고, 광분할기(56)에 의해 반사되어 대물렌즈(57)를 통해 관찰용 시료(58)에 조사된다. 상기 광은 관찰용 시료(58) 표면에서 반사되어 광학렌즈들(57, 59)을 통해 CCD 카메라(62)로 입사된다.

CCD 카메라(62)는 관찰용 시료(58) 표면에서 반사된 광을 감지하여 픽셀 위치별 이미지 데이터를 발생시킨다. 이러한 이미지 데이터는 프레임 그래버(frame grabber)에 의해 영상 데이터로 변환되어 영상 이미지로 출력될 수 있다.

자동초점 조절장치(71)는 이미징 렌즈(59)와 CCD 카메라(62) 사이에 장착된다. 자동초점 조절장치(71)는 자동초점 광을 출사하는 광원(63)을 포함한다. 광원(63)은 가시광을 방출하며, 특히 백색광을 방출하는 백색 발광 다이오드 또는 백색 할로겐 램프 등일 수 있다.

제1 광분할기(60)가 광원(63)에서 출사된 광을 이미징 렌즈(59)로 반사시킨다. 이 반사광은 대물렌즈(57)를 통해 관찰용 시료(58)로 향하며, 관찰용 시료 표면에서 다시 반사된다. 관찰용 시료 표면에서 반사된 광은 광학렌즈들(57, 59)을 통해 제1 광분할기(60)로 입사된다. 제1 광분할기(60)는 광학렌즈들(57, 59)을 통해 입사된 광의 일부를 광원(63) 방향으로 반사시키고, 일부는 CCD 카메라(62)로 투과시킨다.

한편, 광원(63)과 제1 광분할기(60) 사이에 자동초점 조절패턴(66)이 위치한다. 자동초점 조절패턴(66)은, 도시한 바와 같이, 선형 패턴일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 판형 패턴일 수도 있다. 이러한 패턴은, 석영(quartz) 또는 유리기판과 같은 투명기판(도시하지 않음) 상에, 금속과 같은 불투명 물질을 패터닝하여 형성할 수 있다. 상기 패턴(66)이 판형 패턴인 경우, 판형 패턴과 투명기판의 경계선이 자동초점 조절패턴(66)의 역할을 하게 된다.

자동초점 조절패턴(66)은, 도시한 바와 같이, 그 길이방향이 광원(63)의 광축에 대해 소정의 경사각으로 기울어지게 배치된다. 이러한 경사각은 자동초점 조절을 정확하게 수행하기 위해 광학계의 배율이 증가함에 따라 감소한다. 상기 경사각은 1 내지 2도 범위의 각일 수 있다. 또한, 상기 자동초점 조절패턴의 길이 방향과 상기 광축은 동일 평면상에 위치하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 광원(63)에서 출사된 광이 자동초점 조절패턴(66)을 조명하여, 상기 패턴(66)의 이미지가 관찰용 시료 표면(58)에 투영될 수 있도록, 상기 패턴(66)의 적어도 일부분은 광 경로 상에 배치되어야 한다.

광원(63)과 자동초점 조절패턴(66) 사이에 광을 집광시키는 집광렌즈(64)가 배치될 수 있다. 집광렌즈(64)는 소정의 지향각 내로 광을 집광시키어 자동초점 조절패턴(66)에 조사하므로 광의 강도를 증가시킨다.

한편, 제1 광분할기(60)와 자동초점 조절패턴(66) 사이에 제2 광분할기(67)가 배치된다. 제2 광분할기(67)는 제1 광분할기(60)에서 광원(63) 방향으로 반사된 광을 다른 방향, 예컨대 도시한 바와 같이 Z 방향으로 반사시킨다.

자동초점 CCD 카메라(70)가 제2 광분할기(67)에서 반사된 광을 감지한다. 따라서, 자동초점 CCD 카메라(70)는 광원(63)에 의해 관찰용 시료(58) 표면상에 투영된 자동초점 조절패턴(66)의 이미지를 감지하여 CCD 카메라(70)의 픽셀 위치별로 이미지 데이터를 생성한다.

자동초점 CCD 카메라(70)와 제2 광분할기(67) 사이에 반사기(68)가 배치될 수 있다. 반사기(68)는 제2 광분할기(67)에서 반사된 광을 자동초점 CCD 카메라(70)로 반사시킨다. 따라서, 제2 광분할기(67)와 반사기(68)를 사용하여 광 경로를 변경할 수 있으므로, CCD 카메라(70)를 다양한 위치에 배치할 수 있어, 자동초점 조절장치(71)의 크기를 감소시킬 수 있다. 반사기(68)는 평면거울일 수 있으며, 복수개의 반사기들이 배치될 수 있다.

또한, 광원(63)에서 출사된 광을 일축방향, 예컨대 X 방향으로 편광시키는 제1 편광판(65)이 광원(63)과 자동초점 조절패턴(66) 사이에 배치될 수 있다. 이에 더하여, 제2 편광판(61)이 광학렌즈들(57, 59) 및 제1 광분할기(60)를 통해 CCD 카메라(60)로 진행하는 광 경로상에 위치한다. 제2 편광판(61)은 상기 일축방향과 다른 방향, 예컨대 Z 방향으로 광을 편광시킨다. 이에 따라, 광원(63)에서 출사된 광이 관찰용 시료(58) 표면에서 반사되어 CCD 카메라(62)로 진행하는 것이 차단되어, 자동초점 조절패턴(66)의 이미지가 CCD 카메라(62)에서 관찰되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 광원(52)에서 출사된 광을 편광시키는 또 다른 편광판(54)이 광원(52) 에서 출사된 광의 경로, 예컨대 렌즈들(53, 55) 사이에 배치될 수 있다. 상기 편광판(54)은 광원(52)에서 출사된 광을 제2 편광판(61)과 동일한 방향, 예컨대 Z 방향으로 편광시킨다. 따라서, 광원(52)에서 출사되어, 관찰용 시료(58) 표면에서 반사된 광은 제2 편광판(61)을 투과하여 CCD 카메라(62)로 진행한다. 이에 따라, 관찰용 시표 표면의 이미지를 CCD 카메라(62)로 감지할 수 있다.

또한, 관찰용 시료 표면의 자체의 이미지가 자동초점 CCD 카메라(70)에서 감지되는 것을 방지하기 위해 제3 편광판(69)을 제2 광분할기(67)에서 반사되어 CCD 카메라(70)으로 진행하는 광 경로 상에 배치할 수 있다. 제3 편광판(69)은 제1 편광판(65)와 동일한 방향, 예컨대 X 방향으로 광을 편광시킨다. 따라서, 광원(63)에서 출사되어 X방향으로 편광된 광은 관찰용 시료(58) 표면에서 반사되어 CCD 카메라(70)로 입사되나, 광원(52)에서 출사되어 Z 방향으로 편광된 광은 제3 편광판(69)에 의해 차단되어 CCD 카메라(70)에 입사되는 것이 방지된다. 결과적으로, 관찰용 시표 표면 자체의 이미지를 차단하고, 자동초점 조절패턴(66)의 이미지를 감지하므로, 자동초점 CCD 카메라(70)의 감지 성능을 향상시킬 수 있다.

자동초점 조절패턴(66)이 광축에 대해 소정의 경사각으로 기울어져 있으므로, 관찰용 시료 표면(58)에 투영되는 자동초점 조절패턴(66)의 이미지는 관찰용 시료(58)와 광학렌즈들(57, 59)의 상대적인 거리에 따라 변한다. 특히, 자동초점 조절패턴(66)의 각 점들이 광학렌즈들(57, 59)에서 서로 다른 거리에 위치하므로, 관찰용 시료(58)와 광학렌즈들(57, 59)의 상대적인 거리에 따라, 상기 관찰용 시료 표면에 초점이 맺는 점이 변경된다. 이에 대해서 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 자동초점 조절의 원리를 설명하기 위한 개념도로, 점물체(point object)들이 광학렌즈들을 통해 관찰용 시료 표면에 투영되는 이미지를 설명하기 위한 개념도이다.

도 2를 참조하면, 광학렌즈들(7, 9)은 각각 도 1의 대물렌즈(57) 및 이미징 렌즈(59)에 대응하고, 스크린(8)은 도 1의 관찰용 시료(58) 표면에 대응한다. 한편, 점물체들(1,2,3,4,6)이 광학렌즈들(7, 9)을 사이에 두고 스크린(8)과 마주보는 위치에 있다.

상기 점물체들은 광학렌즈들(7, 9)을 통해 스크린(8) 상에 투영된다. 점물체(1)는 스크린(8)에 초점을 맺는 위치에 있어, 직선(11)으로 나타낸 바와 같이, 스크린(8) 상에 점물체 이미지(14)를 만들고, 점물체(2)는 광학렌즈들(7, 9)에 가깝게 위치하므로, 점선(12)으로 나타낸 바와 같이, 스크린(10)의 뒤쪽에 초점이 맺어, 스크린(8) 상에는 초점이 맺지 않은 발산된 이미지(15)를 만들고, 점물체(3)는 광학렌즈들(7, 9)에서 멀리 떨어져 위치하므로, 파선(dash, 13)으로 표시한 바와 같이, 스크린(8)의 앞쪽에 초점이 맺어, 스크린(8) 상에는 발산된 이미지(16)를 만든다. 점물체(4)는 점물체(2)가 방향(5)으로 이동된 점물체로, 점물체(4)의 이미지는 스크린(8) 상에서 방향(5)의 반대방향으로 이동한 이미지(18)를 만들며, 점물체(6)는 점물체(3)가 방향(7)으로 이동된 점물체로, 점물체(6)의 이미지는 스크린(8) 상에서 방향(7)의 반대방향으로 이동된 이미지(17)를 만든다. 즉 점물체의 이동 방향은 스크린(8) 상의 이미지 이동 방향과 반대가 된다.

결과적으로, 광축을 따라서 배열된 점물체들(1, 2, 3)은 스크린(8) 상에서 중복된 이미지(14, 15, 16)로 나타나지만, 광축 상에 위치한 점물체(1)와 광축을 벗어난 점물체들(4, 6)은 스크린(8) 상에서 공간적으로 분리된 이미지(14, 18, 17)를 만든다.

도 3은 광축에 대해 경사진 선형의 점물체 집합이 관찰용 시료 표면에 투영되는 이미지를 설명하기 위한 개념도로 선형의 점물체 집합의 중심에 위치한 점물체(19)가 광축 상에 위치하며, 점물체 집합은 광축에 대해 점물체(19)를 기준으로 소정의 각도로 기울어지게 배치되어 있다. 여기서, 도 3a는 광축상에 위치한 점물체(19)가 스크린(23) 상에 초점을 맺도록 점물체 집합, 광학계(22) 및 스크린(23)이 배열된 것을 나타내고, 도 3b는 광학계(22)와 스크린(23) 사이가 상대적으로 멀어진 경우를 나타내며, 도 3c는 광학계(22)와 스크린(23) 사이가 상대적으로 가까워진 경우를 나타낸다.

도 3a를 참조하면, 광학계(22)는 도 2의 이미징렌즈(9)와 대물렌즈(7)의 구성에 대응한다. 광학계(22)의 한쪽에 선형으로 배열된 점물체 집합이 위치하며, 반대쪽에 스크린(23)이 배치되어 있다. 점물체(19)는 광축 상에 위치하며, 점물체(20) 및 점물체(21)는 각각 점물체 집합의 양끝에 위치한다. 상기 점물체 집합은, 도시한 바와 같이, 광축에 대해 소정의 경사각으로 기울어지게 배치되어 있다. 즉, 점물체(20)는 광축에서 벗어나서 광학계(22)에 가깝게 위치하며, 점물체(21)는 광축에서 벗어나서 광학계(22)에 멀리 위치한다.

점물체(19)가 스크린(23) 상에 초점을 맺어 점물체 이미지(25)를 만들며, 점 물체(20)은 광축에서 벗어나서 점물체(19)에 비해 광학계(22)에 가깝게 위치하므로, 스크린(58)의 뒤쪽에 초점(29')을 맺으며, 스크린(58) 상에 발산된 이미지(29)를 만든다. 또한, 점물체(21)는 광축에서 벗어나서 점물체(19)에 비해 광학계(22)에 멀리 위치하므로, 스크린(58)의 앞쪽에 초점(27')을 맺으며, 스크린(58) 상에 발산된 이미지(27)를 만든다. 따라서, 스크린 상에 투영된 점물체들(20, 21)의 이미지들(29, 27)은 점물체 이미지(25)와 공간적으로 분리되며 초점이 맺지 않은 발산된 이미지들이 된다. 스크린(58) 상에 초점을 맺은 이미지는 선명하게 나타나며, 그렇지 않고 발산된 이미지들은 흐리게 나타난다. 상기 점물체 집합 내의 모든 점물체들은 이미지(27)와 이미지(29) 사이에서 연속된 이미지들, 예컨대 이미지들(26, 28)로 나타나며, 이미지들(27, 29)에 가까울 수록 발산이 심해 흐리게 나타난다. 여기서, 선(24)은 점물체 집합의 모든 점물체들의 초점을 연결한 공 초점면(Common focal plane)을 나타낸다. 공 초점면은 상기 점물체 집합과 광학계(22)의 상대적인 거리에 의해 결정되며, 스크린(23)의 위치와 무관하다.

도 3b를 참조하면, 점물체 집합과 광학계(22)의 상대적인 거리가 고정된 상태에서 스크린(23)이 광학계(22)로부터 상대적으로 멀리 이동하면, 상기 공 초점면의 상대적인 위치는 변함이 없으므로, 공 초점면(24)과 스크린(23)이 교차하는 위치에서 초점(28')을 맺는 점물체의 선명한 이미지(28)가 만들어지며, 초점(28') 위치를 벗어날 수록, 도시한 바와 같이, 발산되는 이미지들(25, 26, 27, 29)이 만들어진다.

도 3c를 참조하면, 점물체 집합과 광학계(22)의 상대적인 거리가 고정된 상 태에서 스크린(23)이 광학계(22)로부터 상대적으로 가깝게 이동하면, 상기 공 초점면의 상대적인 위치는 변함이 없으므로, 공 초점면(24)과 스크린(23)이 교차하는 위치에서 초점(26')을 맺는 점물체의 선명한 이미지(26)가 만들어지며, 초점(26') 위치를 벗어날 수록, 도시한 바와 같이, 발산되는 이미지들(25, 26, 27, 29)이 만들어진다.

즉, 광학계(22)로부터 스크린(23)을 상대적으로 이동시키면, 스크린(23) 상에 투영된 점물체 집합의 이미지들 중 초점이 맺는 위치는 공초점면과 스크린(23)이 교차하는 위치로 이동된다. 스크린(23)을 상대적으로 멀리 이동시키면, 도 3a의 초점위치(25, 25')에서 아래로 이동하여 초점위치(28, 28')에서 선명한 이미지가 형성되고, 스크린(23)을 상대적으로 가깝게 이동시키면, 도 3a의 초점위치(25, 25')에서 위쪽으로 이동하여 초점위치(26, 26')에서 선명한 이미지가 형성된다.

따라서, 스크린(23)이 광학계(22)로부터 상대적으로 이동하면, 스크린(23) 상에 선명한 이미지를 나타내는 초점위치가 이동하므로, 스크린 상에 나타난 선명한 이미지의 위치를 알아내어, 스크린(23)의 이동방향 및 이동량을 알 수 있다. 결국, 초점위치의 이동량을 알아내어 도 3a와 같은 상태로 되돌아갈 수 있다.

도 4는 도 1의 자동초점 CCD 카메라(70)를 통해 얻어진 사진들이다. 도 4a는 관찰용 시료 표면(58)이 광학렌즈들(57, 59)의 초점이 맺는 위치(이하, 기준위치)에 있는 상태에서, 자동초점 CCD 카메라를 통해 얻어진 이미지이고, 도 4b는 관찰용 시료 표면(58)이 기준위치에서 광학렌즈들로부터 상대적으로 멀리 이동한 상태에서 CCD 카메라(70)를 통해 얻어진 이미지이며, 도 4c는 관찰용 시료 표면이 기준 위치에서 광학렌즈들로부터 상대적으로 가깝게 이동한 상태에서 CCD 카메라(70)를 통해 얻어진 이미지로, 도 4a, 4b 및 4c는 각각 도 3a, 3b 및 3c의 배치에 대응한다. 여기서, 투명기판 상에 판형의 금속패턴을 형성하여 자동초점 조절패턴(66)으로 사용하였으며, 투명기판과 금속패턴 사이의 경계선이 광축에 대해 기울어지게 배치하였다.

도 4a를 참조하면, 관찰용 시료(58) 표면이 기준위치에 있으므로, 광학렌즈들(57, 59)의 초점이 상기 시료 표면에 맺는다. 따라서, 상기 시료 표면의 이미지(30)가 선명하게 나타나며, 이는 시료 표면 상에 있는 먼지의 이미지(31)가 선명한 것을 통해 알 수 있다.

한편, 이미지 아래쪽의 어두운 부분은 자동초점 조절패턴(66)의 이미지이다.

관찰용 시료 표면(30)은 자동초점 조절패턴(66)에 대해 스크린(23)과 같은 역할을 한다. 자동초점 조절패턴(66)이 판형이므로, 넓은 면적으로 나타난다. 한편, 밝은 부분과 어두운 부분 사이의 경계부분이 투명기판과 판형 패턴 사이의 경계선에 대응하는 이미지들이다.

도 4a의 사진 상에서 자동초점 조절패턴(66)의 선명한 이미지는 화살표(33)로 표시한 위치에서 나타난다. 이 부분이 관찰용 시료 표면(30)과 공 초점면이 교차하는 지점으로 자동초점 조절패턴(66)의 초점위치가 된다.

한편, 사진 상의 x축과 y축의 단위는 픽셀로, CCD 카메라(70)의 픽셀에 대응된다. 따라서, 관찰용 시료 표면이 기준위치에 있을 때 자동초점 조절패턴(66)의 초점위치가 나타나는 사진 상의 픽셀위치(33)가 기준 픽셀 위치가 된다.

도 4b를 참조하면, 도 3b와 같이 관찰용 시료(58) 표면이 광학렌즈들(57, 59)에서 상대적으로 멀어지면 자동초점 조절패턴(66)의 초점위치는 사진 상에서 화살표(37)로 표시된 부분으로 이동한다. 또한, 관찰용 시료 표면이 기준위치로부터 멀어지기 때문에 상기 시료(58) 표면의 이미지(34)가 흐려지며, 시료 표면 상에 있는 먼지의 이미지(35)도 흐려진다. 다만, 먼지의 이미지(35)는 동일한 픽셀 위치에서 나타난다.

도 4c를 참조하면, 도 3b와 같이 관찰용 시료(58) 표면이 광학렌즈들(57, 59)에서 상대적으로 가까워지면 자동초점 조절패턴(66)의 초점위치는 사진 상에서 화살표(41)로 표시된 부분으로 이동한다. 초점위치는 도 4b의 경우와 반대방향으로 이동함을 알 수 있다.

결과적으로, 관찰용 시료(58)가 광학렌즈들(57, 59)에 대해 상대적으로 이동함에 따라, 자동초점 조절패턴(66)의 선명한 이미지가 감지되는 CCD 카메라(70)의 픽셀위치가 이동된다.

한편, 도 4의 사진 상에는 관찰시료 표면의 이미지(30) 상에 자동초점 조절패턴(66)이 만들어내는 이미지가 중첩되어 나타낸다. 편광판(54)과 제3 편광판(69)를 사용하면, 관찰시료 표면(30)의 이미지를 제거할 수 있다.

도 5는 관찰용 시료 표면과 광학렌즈들의 상대적인 거리에 따른 이미지 선명도를 설명하기 위한 그래프로, 도 4의 사진들에서 점선으로 표시된 영역들(32, 36, 40)의 이미지 선명도를 나타낸 그래프이다.

도 5를 참조하면, x축은 CCD 카메라(70)의 x축 픽셀(도 3의 x축)을 의미하 고, y축은 임의의 단위로 표현된 이미지 선명도를 나타낸다. 한편, 실선(42)으로 나타낸 그래프(45)는 도 4a의 영역(32)에 대응하고, 파선(dash, 43)으로 나타낸 그래프(46)는 도 4b의 영역(36)에 대응하고, 점선(44)으로 나타낸 그래프(47)는 도 4c의 영역(40)에 대응된다.

영역(32)에 해당하는 이미지를 경계선 추출 필터, 예컨대 널리 알려진 소벨 필터(Sobel filter)나 미분 필터(Differential filter)를 사용하여 경계선을 추출할 수 있다. 경계선의 유무는 이미지 선명도의 척도가 된다. 예를 들어, 상기 경계선 추출 필터를 통과한 이미지가 특정한 위치에서 높은 픽셀값을 나타내면 그 픽셀 주위로 명암의 변화가 크다는 것, 즉 그 픽셀 주위에 선명한 이미지가 있다는 것을 의미한다. 이와 반대로, 낮은 픽셀값을 나타내면 그 픽셀 주위로 명암의 변화가 작다는 것, 즉 이미지가 흐리다는 것을 나타낸다. 그래프 상에서 가장 큰 픽셀값을 나타내는 픽셀 위치들(45, 46, 47)은 도 4의 화살표들(33, 37, 41)로 나타낸 초점위치들에 대응하는 것으로 선명한 이미지를 보여주는 곳, 즉 자동초점 조절패턴(66)의 초점 위치를 말해준다.

이미지 선명도가 가장 큰 위치를 한 픽셀 이하의 정확도로 구하기 위해 선명도 데이터를 다항식이나, 가우시언(Gaussian) 또는 로렌찌언(Lorentzian) 형태의 식으로 피팅할 수 있다.

관찰용 시료(58) 표면이 기준위치에서 상대적으로 먼 쪽으로 이동하면, 가장 큰 이미지 선명도를 나타내는 픽셀 위치는 방향(48)으로 이동하며, 반대로 가까운 쪽으로 이동하면, 가장 큰 이미지 선명도를 나타내는 픽셀 위치는 방향(49)으로 이 동한다. 따라서, 기준 픽셀 위치(45)와 가장 큰 이미지 선명도를 나타내는 픽셀 위치 사이의 이동량(50 또는 51), 즉 방향 및 거리를 계산하고, 이를 관찰용 시료 표면의 이동량으로 환산하여, 관찰용 시료 표면을 이동시키면, 기준위치로 돌아갈 수 있다.

결국, 임의의 시점에 관찰용 시료(58) 표면에 초점이 맺지 않고 있다면, 자동초점 조절패턴(66)의 초점은 기준 픽셀 위치에서 이동되었을 것이므로, 이 이동 량을 계산하여 관찰용 시료(58) 표면의 상대적인 이동량을 역으로 추정할 수 있고 이를 이용해 관찰 시료를 기준위치로 복귀 시킬수 있다. 따라서, 자동초점 조절패턴(66)의 초점 위치 변화를 이용하여 동적 스캔(Scan) 없이도 자동초점 조절이 가능하여 신속하게 자동초점 동작을 수행할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동초점 조절동작을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.

도 6을 참조하면, 스테이지(73) 상에 관찰용 시료(58)가 놓여 있고, 관찰용 시료(58) 상부에 광학렌즈들(57, 59)이 위치한다. 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 자동초점 CCD 카메라(71) 및 자동초점 조절패턴(66)을 포함하는 자동초점 조절장치(71)가 광학계에 장착된다. 스테이지(73)는 스테이지 구동부(75)에 의해 X축, Y축 및 Z축으로 광학렌즈에 대해 상대적으로 이동될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 스테이지는 X축 및 Y축으로 이동하도록 구성하고, Z축 구동부를 별도로 마련하여 광학계를 Z축 방향에서 이동시킬 수도 있다.

자동초점 CCD 카메라(71)는 컴퓨터(80)에 연결된다. 컴퓨터(80)는 영상신호 처리기(83), 연산처리부(85), 메모리(87) 및 제어부(81)를 갖는다. 제어부(81)는 입출력부(90), 스테이지 구동부(75) 및 CCD 카메라(70)에 연결되어 이들을 제어하며, 다른 컴퓨터 내 장치들을 제어한다.

우선, 기준 픽셀 위치를 정하는 동작을 설명한다.

스테이지(73)를 이동시켜 관찰용 시료(58) 표면을 기준위치로 이동시킨다. 이에 따라, 광학렌즈들(57, 59)의 초점이 관찰용 시료(58) 표면에 맞추어 진다. 이러한 동작은 수동으로 수행될 수 있으며, 종래의 스캐닝 방식을 사용하여 수행될 수 있다.

관찰용 시료 표면이 기준위치에 있는 상태에서, 관찰용 시료 표면에 자동초점 조절패턴(66)의 이미지를 투영하고, 이를 CCD 카메라(70)로 포착하여 각 픽셀 별 이미지 데이터를 생성한다. 이러한 이미지 데이터는 영상신호 처리기, 예컨대 프레임 그래버에 전달되어 영상데이터로 변환될 수 있다. 제어부(81)는 영상데이터를 출력부(90)로 보내 사용자가 볼 수 있게 출력한다.

한편, 연산처리부(85)는 영상데이터 또는 이미지 데이터를 전송받아 이를 연산하여 이미지 선명도가 가장 큰 픽셀 위치를 찾아낸다. 연산처리부(85)에서 찾아낸 이미지 선명도가 가장 큰 픽셀 위치는 기준 픽셀 위치가 되며, 제어부(81)를 통해 메모리(87)에 저장될 수 있다. 대물렌즈(57)가 변경되지 않는 한 상기 기준 픽셀 위치는 계속해서 사용될 수 있다. 또한, 메모리(87)는 대물렌즈(57)들에 따른 각 기준 픽셀 위치를 저장할 수 있다.

이제, 스테이지(73)가 Z축 방향으로 이동되어 기준위치를 벗어난 경우, 기준 위치로 되돌아가는 동작을 설명한다.

관찰용 시료(58) 표면에 자동초점 조절패턴(66)의 이미지를 투영한다. 관찰용 시료(58) 표면이 기준위치에서 벗어나 있으므로, 관찰용 시료(58)에 투영된 자동초점 조절패턴(66)의 초점위치가 변경된다.

이어서, CCD 카메라(70)를 사용하여 시료(58) 표면에 투영된 상기 이미지를 감지하여 이미지 데이터를 생성한다. 생성된 이미지 데이터는 영상신호 처리기(83)로 전달되고, 영상신호로 변환되어 사용자가 출력부를 통해 이미지를 볼 수 있게 된다.

한편, 상기 이미지 데이터 또는 영상 데이터는 연산처리부(85)에 전달되고, 연산처리부(85)는 CCD 카메라(70)의 픽셀 위치별로 감지된 이미지의 선명도를 계산하여 선명도가 가장 큰 픽셀 위치를 찾아낸다. 이어서, 메모리에 저장된 기준 픽셀 위치에 대한 상기 선명도가 가장 큰 픽셀 위치의 이동량을 계산한다. 한편, 상기 계산된 이동량을 상기 관찰용 시료(58)의 상대적인 이동량으로 환산한다.

제어부(81)는 상기 환산된 이동량을 기준으로 스테이지 구동부(75)를 제어하여 스테이지(73)를 환산된 이동량 만큼 역으로 이동시키게 한다. 이에 따라, 관찰용 시료(58)는 기준위치로 되돌아가고, 다시 관찰용 시료(58) 표면에 상기 광학렌즈들의 초점이 맺게 된다.

결과적으로, 본 발명의 자동초점 조절방법은, 관찰용 시료 표면에 투영된 자동초점 조절패턴의 이미지를 사용하므로, 종래의 능동형 방식에 비해 정확하게 기준위치로 돌아갈 수 있으며, 스캐닝 동작을 수행함이 없이 기준위치로 돌아가므로, 종래의 수동형 방식에 비해 신속하게 자동초점 동작을 수행할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 시료표면을 관찰하는 광학계에 장착된 자동초점 조절장치에 대해 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 소정의 공정을 수행하기 위해 자동초점을 필요로 하는 광학계에도 적용될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 종래의 능동형 및 수동형 방식의 자동초점 조절장치에 비해 신속하면서 정확하게 자동초점 동작을 수행가능하게 하는 자동초점 조절장치를 제공할 수 있다. 또한, 종래의 능동형 및 수동형 방식의 자동초점 조절방법에 비해 신속하면서 정확하게 자동초점 동작을 수행할 수 있는 자동초점 조절방법을 제공할 수 있다.

Claims (10)

1. 광학렌즈들을 갖는 광학계의 자동초점 조절장치에 있어서,

   자동초점 광을 출사하는 광원;

   상기 광원에서 출사된 광을 상기 광학렌즈들로 반사시키고, 상기 광학렌즈들을 통해 입사된 광을 상기 광원 방향으로 반사시키는 제1 광분할기;

   상기 광원과 상기 제1 광분할기 사이에 위치하되, 길이방향이 상기 광원의 광축에 대해 소정의 경사각으로 기울어진 자동초점 조절패턴;

   상기 제1 광분할기와 상기 자동초점 조절패턴 사이에 위치하여 상기 제1 광분할기에서 상기 광원방향으로 반사된 광을 다른 방향으로 반사시키는 제2 광분할기; 및

   상기 제2 광분할기에서 반사된 광을 감지하는 자동초점 CCD 카메라를 포함하는 자동초점 조절장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 자동초점 조절패턴의 길이방향이 상기 광원의 광축에 대해 1도 내지 10도 범위 내의 경사각으로 기울어진 자동초점 조절장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 광원과 상기 자동초점 조절패턴 사이에 위치하여 광을 집광시키는 집광 렌즈를 더 포함하는 자동초점 조절장치.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 제2 광분할기에서 반사된 광을 자동초점 CCD 카메라로 반사시키는 반사기를 더 포함하는 자동초점 조절장치.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 광원과 상기 자동초점 조절패턴 사이에 위치하여 상기 광원으로부터 출사된 광을 일축방향으로 편광시키는 제1 편광판; 및

   상기 광학렌즈들 및 상기 제1 광분할기를 통해 진행하는 광 경로상에 위치하여 상기 일축방향과 다른 방향으로 편광시키는 제2 편광판을 더 포함하는 자동초점 조절장치.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 반사기와 상기 자동초점 CCD 카메라 사이에 위치하여 상기 제1 편광판과 동일한 방향으로 광을 편광시키는 제3 편광판을 더 포함하는 자동초점 조절장치.
7. 청구항 1에 있어서,

   투명기판을 더 포함하되, 상기 투명기판 상에 상기 자동초점 조절패턴이 패 터닝된 것을 특징으로 하는 자동초점 조절장치.
8. 광학렌즈들을 갖는 광학계의 자동초점 조절방법에 있어서,

   기준 픽셀 위치를 결정하고,

   관찰용 시료 표면에 자동초점 조절패턴의 이미지를 투영하고,

   CCD 카메라를 사용하여 시료 표면에 투영된 상기 이미지를 감지하고,

   상기 카메라의 픽셀 위치별로 감지된 이미지의 선명도를 계산하여 선명도가 가장 큰 픽셀 위치를 정하고,

   상기 기준 픽셀 위치에 대한 상기 선명도가 가장 큰 픽셀 위치의 이동량을 계산하고,

   상기 연산된 이동량을 상기 관찰용 시료의 상대적인 이동량으로 환산하고,

   상기 환산된 이동량 만큼 상기 관찰용 시료를 상기 광학렌즈들에 대해 상대적으로 이동시키는 것을 포함하는 자동초점 조절방법.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 관찰용 시료 표면에 자동초점 조절패턴의 이미지를 투영하는 것은,

   광원을 사용하여 자동초점 조절패턴에 자동초점 광을 출사하는 것을 포함하되,

   상기 자동초점 조절패턴의 길이방향이 상기 광원의 광축에 대해 소정의 경사각으로 기울어져 있어, 상기 관찰용 시료 표면과 상기 광학렌즈들 사이의 거리에 따라 상기 자동초점 조절패턴의 투영되는 이미지의 초점 위치가 변하는 자동초점 조절방법.
10. 청구항 8에 있어서,

    기준 픽셀 위치를 결정하는 것은

    관찰용 시료 표면에 초점을 맞추고,

    관찰용 시료 표면에 자동초점 조절패턴의 이미지를 투영하고,

    CCD 카메라를 사용하여 시료 표면에 투영된 상기 이미지를 감지하고,

    상기 카메라의 픽셀 위치별로 감지된 이미지의 선명도를 계산하여 선명도가 가장 큰 픽셀 위치를 정하고,

    상기 선명도가 가장 큰 픽셀 위치를 저장하는 것을 포함하는 자동초점 조절방법.

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