KR101890161B1 - 오염 입자 검사를 위한 차동 영상 이미징 장치 및 측정 방법 - Google Patents

오염 입자 검사를 위한 차동 영상 이미징 장치 및 측정 방법 Download PDF

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KR101890161B1 KR1020160049965A KR20160049965A KR101890161B1 KR 101890161 B1 KR101890161 B1 KR 101890161B1 KR 1020160049965 A KR1020160049965 A KR 1020160049965A KR 20160049965 A KR20160049965 A KR 20160049965A KR 101890161 B1 KR101890161 B1 KR 101890161B1
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Abstract

본 발명은 암시야 조명 현미경 시스템 및 암시야 조명 현미경의 동작 방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 암시야 현미경은 광학 박막에 의한 산란광을 관측한다. 상기 암시야 현미경의 동작 방법은 상기 광학 박막에 제1 조명광을 조사하고 상기 광학 박막으로부터 산란된 광을 수집하여 제1 조명 영상을 제공하는 단계; 상기 광학 박막에 상기 제1 조명광과 동일한 광경로를 통하여 제2 조명광을 조사하고 상기 광학 박막으로부터 산란된 광을 수집하여 제2 조명 영상을 제공하는 단계; 및 상기 제1 조명 영상과 상기 제2 조명 영상의 차이로 구성된 차동 영상을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 제1 조명광은 상기 광학 박막에 대하여 투과광을 증가시키는 조건으로 선택되고, 상기 제2 조명광은 상기 광학 박막에 대하여 반사광을 증가시키는 조건으로 선택된다.

Description

오염 입자 검사를 위한 차동 영상 이미징 장치 및 측정 방법 {Difference Imaging Apparatus For Inspection Of Particle Contaminants and Method of The Same}
본 발명은 광학 박막에 부착된 미세 오염 입자를 검출하고 위치를 파악할 수 있는 광학 이미징 기술에 관한 것으로, 더 구체적으로 투과율이 높고 두께가 매우 얇은 광학 박막에 부착된 다양한 종류와 크기의 미세 오염 입자를 높은 감도로 검출함과 동시에 광학 박막 면을 기준으로 오염 입자가 부착된 상하 위치를 용이하게 구별할 수 있는 광학 이미징 시스템의 구성과 측정분석 방법에 관한 것이다.
광학 박막(optical thin film)은 수 십 nm 에서 수 μm 정도에 이르는 두께를 갖는 유전체 물질(dielectric material)로서 단일층 박막 또는 물질 종류와 층 두께가 다른 다수의 박막으로 이루어진 적층 형태가 있을 수 있다. 광학 박막은 용도에 따라서 특정 파장 대역의 빛에 대한 투과율과 반사율을 임의로 조절할 수 있다.
대표적인 응용 예로서, 무반사 코팅, 고반사 거울, 빔 분할기, 이색성 거울 등이 있다.
사용 목적에 따라 설계된 광학 박막이 본래의 기능을 수행하기 위해서는, 박막 물질의 순도와 층 두께를 정교하게 제어함으로써 설계치에 충분히 부합하도록 제작해야 할 뿐 아니라 불순물 또는 미세 입자에 의한 표면 오염이 일어나지 않도록 제조 공정과 사용 과정을 엄격히 관리해야 한다.
이에 따라, 불순물 또는 미세 입자에 의한 광학 박막의 표면 오염을 실시간 검사하는 기술이 요구되는데 널리 이용되는 종래의 광학적인 방법으로는 암시야 이미징(dark-field imaging), 공초점 검출법(confocal detection), DIC (differential interference contrast) 등이 대표적이라 할 수 있다.
상기의 방법들은 단순히 오염 입자의 존재 유무를 판단하는 데에는 효과적이지만, 두께가 극도로 얇은 광학박막을 기준으로 오염 입자가 위 또는 아래에 있는지를 구별하는 데에는 큰 제약이 따른다.
선행기술: KR 10-1304615 B1 (“암시야 결함 검사 방법, 암시야 결함 검사 장치, 수차 해석 방법 및 수차 해석 장치”)
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 광 투과율이 높고 두께가 매우 얇은 광학박막의 양면에 무작위 부착된 미세 오염 입자를 영상 검출함과 동시에 개별 오염 입자가 부착된 면의 상·하 여부를 판별할 수 있는 광학 이미징 장치와 측정 방법을 제공하는 것이다. 보다 구체적으로, 광학박막의 상측 및 하측 표면에 부착된 다양한 종류와 크기의 미세 오염 입자를 고감도 검출하기 위한 암시야 조명 (dark-field illumination) 전시야 현미경 이미징을 수행하고, 각각의 오염 입자가 위치한 표면의 상·하 여부에 따라 서로 반전된 양상의 이미지 신호를 생성하는 차동식 암시야 조명 장치의 구성과 운용 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는, 서로 직교한 편광 상태의 빛 또는 파장이 다른 조합의 빛을 채택한 차동식 암시야 조명 장치를 제공하는 것이다. 광학 박막에 대한 투과광 증강 조건과 반사광 증강 조건을 교대로 적용하는 경우에 오염 입자가 부착된 광학 박막의 상측 및 하측을 조명하는 광 강도의 변화가 효과적으로 반전이 이루어지게 함으로써, 차동식 암시야 조명에 의해 얻어지는 이미지가 개별 오염 입자에 대한 산란 강도 및 횡단면 위치 정보뿐만 아니라 부착면 상·하 판별 정보를 가질 수 있도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광학 박막의 기준면으로부터 오염 입자가 상·하 방향으로 떨어진 거리를 직접 계측하지 않아도 되는 동작 원리상의 특징을 가지므로, 광학 박막의 광 투과율이 높고 두께가 매우 얇아서 상기 기준면 자체에 대한 충분한 이미지 컨트라스트와 위치 정보를 얻기 어려운 경우에도 적용이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 암시야 현미경은 광학 박막에 의한 산란광을 관측한다. 상기 암시야 현미경의 동작 방법은 상기 광학 박막에 제1 조명광을 조사하고 상기 광학 박막으로부터 산란된 광을 수집하여 제1 조명 영상을 제공하는 단계; 상기 광학 박막에 상기 제1 조명광과 동일한 광경로를 통하여 제2 조명광을 조사하고 상기 광학 박막으로부터 산란된 광을 수집하여 제2 조명 영상을 제공하는 단계; 및 상기 제1 조명 영상과 상기 제2 조명 영상의 차이로 구성된 차동 영상을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 제1 조명광은 상기 광학 박막에 대하여 투과광을 증가시키는 조건으로 선택되고, 상기 제2 조명광은 상기 광학 박막에 대하여 반사광을 증가시키는 조건으로 선택된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 조명광은 p 편광이고, 반사단 측으로 상쇄 간섭이 발생하는 제1 파장을 구비하고, 상기 제2 조명광은 s 편광이고, 반사단 측에서 보강 간섭이 발생하는 제2 파장을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 파장(λ1)은 다음의 조건을 만족하고,
OPD= 2 nd cos(θt) = m λ1,
여기서, n은 광학 박막의 굴절률이고, d는 상기 광학 박막의 두께이고, θt는 상기 제1 조명광의 굴절각이고,
상기 제2 파장(λ2)은 다음의 조건을
OPD= 2 nd cos(θt) = (m ± 1/2) λ2
만족할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 조명광 및 상기 제2 조명광은 브루스터 입사각 조건을 가지고, 상기 제1 조명광은 p 편광이고, 상기 제2 조명광은 s 편광이고, 상기 제1 조명광의 파장(λ)과 상기 제2 조명광의 파장은 동일하고
OPD= 2 nd cos(θt) = (m ± 1/2) λ,
조건을 만족할 수 있다. 여기서, n은 광학 박막의 굴절률이고, d는 상기 광학 박막의 두께이고, θt는 상기 조명광의 굴절각이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 조명광은 s 편광이고, 반사단 측으로 상쇄 간섭이 발생하는 제1 파장(λ1)을 구비하고, 상기 제2 조명광은 s 편광이고, 반사단 측에서 보강 간섭이 발생하는 제2 파장(λ2)을 구비하고,
상기 제1 파장(λ1)은 다음의 조건을 만족하고,
OPD= 2 nd cos(θt) = m λ1,
여기서, n은 광학 박막의 굴절률이고, d는 상기 광학 박막의 두께이고, θt는 상기 제1 조명광의 굴절각이고,
상기 제2 파장(λ2)은 다음의 조건을
OPD= 2 nd cos(θt) = (m ± 1/2) λ2,
만족할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 암시야 조명 현미경 시스템은 P 편광된 레이저 빔을 광학 박막에 제1 조명광으로 제공하는 제1 레이저 소스; S 편광된 레이저 빔을 상기 광학 박막에 제2 조명광으로 제공하는 제2 레이저 소스; 상기 제1 레이저 소스의 출력단에 배치되어 빔을 개폐하는 제1 셔터; 상기 제2 레이저 소스의 출력단에 배치되어 빔을 개폐하는 제2 셔터; 상기 제1 레이저 소스의 빔과 제2 레이저 소스의 빔을 결합하여 출력하는 편광빔 분리기; 상기 광학 박막을 장착하고 이동시키는 이송 스테이지; 상기 광학 박막에서 산란된 광을 수집하여 촬상하는 암시야 현미경 촬상 시스템; 및 상기 제1 조명광 하에서 촬상된 제1 조명 영상과 상기 제2 조명광 하에서 촬상된 제2 조명 영상의 차이로 구해진 차동 영상을 제공하는 영상 처리부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 조명광은 상기 광학 박막에 대하여 투과도를 증가시키는 조건으로 선택되고, 상기 제2 조명광은 상기 광학 박막에 대하여 반사도를 증가시키는 조건으로 선택되고, 상기 제1 조명광은 p 편광이고, 반사단 측으로 상쇄 간섭이 발생하는 제1 파장을 구비하고, 상기 제2 조명광은 s 편광이고, 반사단 측에서 보강 간섭이 발생하는 제2 파장을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 파장(λ1)은 다음의 조건을 만족하고,
OPD= 2 nd cos(θt) = m λ1,
여기서, n은 광학 박막의 굴절률이고, d는 상기 광학 박막의 두께이고, θt는 상기 제1 조명광의 굴절각이고,
상기 제2 파장(λ2)은 다음의 조건을
OPD= 2 nd cos(θt) = (m ± 1/2) λ2,
만족할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 조명광 및 상기 제2 조명광은 브루스터 입사각 조건을 가지고, 상기 제1 조명광은 p 편광이고, 상기 제2 조명광은 s 편광이고,
상기 제1 조명광의 파장(λ)과 상기 제2 조명광의 파장은 동일하고
OPD= 2 nd cos(θt) = (m ± 1/2) λ,
조건을 만족할 수 있다.
여기서, n은 광학 박막의 굴절률이고, d는 상기 광학 박막의 두께이고, θt는 상기 조명광의 굴절각이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, s 편광된 레이저 빔을 광학 박막에 제1 조명광으로 제공하는 제1 레이저 소스; s 편광된 레이저 빔을 상기 광학 박막에 제2 조명광으로 제공하는 제2 레이저 소스; 상기 제1 레이저 소스의 출력단에 배치되어 빔을 개폐하는 제1 셔터; 상기 제2 레이저 소스의 출력단에 배치되어 빔을 개폐하는 제2 셔터; 상기 제1 레이저 소스의 빔과 제2 레이저 소스의 빔을 결합하여 출력하는 빔결합기; 상기 광학 박막을 장착하고 이동시키는 이송 스테이지; 상기 광학 박막에서 산란된 광을 수집하여 촬상하는 암시야 현미경 촬상 시스템; 및 상기 제1 조명광 하에서 촬상된 제1 조명 영상과 상기 제2 조명광 하에서 촬상된 제2 조명 영상의 차이로 구해진 차동 영상을 제공하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 조명광은 s 편광이고, 반사단 측으로 상쇄 간섭이 발생하는 제1 파장(λ1)을 구비하고, 상기 제2 조명광은 s 편광이고, 반사단 측에서 보강 간섭이 발생하는 제2 파장(λ2)을 구비하고,
상기 제1 파장(λ1)은 다음의 조건을 만족하고,
OPD= 2 nd cos(θt) = m λ1,
여기서, n은 광학 박막의 굴절률이고, d는 상기 광학 박막의 두께이고, θt는 상기 제1 조명광의 굴절각이다.
상기 제2 파장(λ2)은 다음의 조건을
OPD= 2 nd cos(θt) = (m ± 1/2) λ2,
만족할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 암시야 조명 현미경 시스템은 P 편광된 레이저 빔을 광학 박막에 제1 조명광으로 제공하는 제1 레이저 소스; S 편광된 레이저 빔을 상기 광학 박막에 제2 조명광으로 제공하는 제2 레이저 소스; 상기 제1 레이저 소스의 출력단에 배치되어 빔을 개폐하는 제1 셔터; 상기 제2 레이저 소스의 출력단에 배치되어 빔을 개폐하는 제2 셔터; 상기 제1 레이저 소스의 빔과 제2 레이저 소스의 빔을 결합하여 출력하는 편광빔 분리기; 상기 광학 박막을 장착하고 이동시키는 이송 스테이지; 상기 광학 박막에서 산란된 광을 수집하여 촬상하는 암시야 현미경 촬상 시스템; 및 상기 제1 조명광 하에서 촬상된 제1 조명 영상과 상기 제2 조명광 하에서 촬상된 제2 조명 영상의 차이로 구해진 차동 영상을 제공하는 영상 처리부를 포함한다. 상기 제1 레이저 소스의 파장과 상기 제2 레이저 소스의 파장은 서로 다르고, 상기 제1 조명광의 입사각 및 상기 제2 조명광의 입사각은 프레넬 반사계수가 충분히 크도록 브루스터 각 이상이고, 상기 제1 조명광은 반사단에서 상쇄 간섭 조건을 충족하고, 상기 제2 조명광은 반사단에서 보강 간섭 조건을 충족한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 암시야 조명 현미경 시스템은 P 편광된 레이저 빔을 광학 박막에 제1 조명광으로 제공하는 제1 레이저 소스; S 편광된 레이저 빔을 상기 광학 박막에 제2 조명광으로 제공하는 제2 레이저 소스; 상기 제1 레이저 소스의 출력단에 배치되어 빔을 개폐하는 제1 셔터; 상기 제2 레이저 소스의 출력단에 배치되어 빔을 개폐하는 제2 셔터; 상기 제1 레이저 소스의 빔과 제2 레이저 소스의 빔을 결합하여 출력하는 편광빔 분리기; 상기 광학 박막을 장착하고 이동시키는 이송 스테이지; 상기 광학 박막에서 산란된 광을 수집하여 촬상하는 암시야 현미경 촬상 시스템; 및 상기 제1 조명광 하에서 촬상된 제1 조명 영상과 상기 제2 조명광 하에서 촬상된 제2 조명 영상의 차이로 구해진 차동 영상을 제공하는 영상 처리부를 포함한다. 상기 제1 레이저 소스의 파장과 상기 제2 레이저 소스의 파장은 서로 동일하고, 상기 제1 조명광의 입사각 및 상기 제2 조명광의 입사각은 브루스터 각이고, 상기 제1 조명광은 반사단에서 프레넬 반사계수는 영인 조건을 만족하고, 상기 제2 조명광은 반사단에서 보강 간섭 조건을 충족한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 암시야 조명 현미경 시스템은 s 편광된 레이저 빔을 광학 박막에 제1 조명광으로 제공하는 제1 레이저 소스; s 편광된 레이저 빔을 상기 광학 박막에 제2 조명광으로 제공하는 제2 레이저 소스; 상기 제1 레이저 소스의 출력단에 배치되어 빔을 개폐하는 제1 셔터; 상기 제2 레이저 소스의 출력단에 배치되어 빔을 개폐하는 제2 셔터; 상기 제1 레이저 소스의 빔과 제2 레이저 소스의 빔을 결합하여 출력하는 빔결합기; 상기 광학 박막을 장착하고 이동시키는 이송 스테이지; 상기 광학 박막에서 산란된 광을 수집하여 촬상하는 암시야 현미경 촬상 시스템; 및 상기 제1 조명광 하에서 촬상된 제1 조명 영상과 상기 제2 조명광 하에서 촬상된 제2 조명 영상의 차이로 구해진 차동 영상을 제공하는 영상 처리부를 포함한다. 상기 제1 레이저 소스의 파장과 상기 제2 레이저 소스의 파장은 서로 다르고, 상기 제1 조명광의 입사각 및 상기 제2 조명광의 입사각은 프레넬 반사계수가 충분히 큰 고입사각 조건이고, 상기 제1 조명광은 반사단에서 상쇄 간섭 조건을 만족하고, 상기 제2 조명광은 상기 반사단에서 보강 간섭 조건을 충족한다.
불순물 및 미세 입자에 의한 광학박막 표면 오염을 실시간 검사하기 위한 종래의 광학 이미징 기술들(암시야 현미경, 위상대조 현미경, DIC 현미경, 공초점 현미경 등)은, 오염 입자들을 단순 검출하는 데에는 효과적이지만 미세 오염 입자들이 광학박막의 상측에 존재하는지 또는 하측에 존재하는지의 여부를 개별적으로 판별하는 것은 원리적으로 불가능하거나 요구되는 기술적 난이도가 매우 높았다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차동식 암시야 조명 현미경 장치는, 두께가 극도로 얇고 광 투과율이 높은 광학박막의 양면에 무작위 부착된 오염 입자들에 대한 횡단면 위치 검출과 광학박막 상·하 표면 부착 여부를 용이하게 구별하는 기능을 제공한다. 보다 구체적으로, 본 발명에 의한 장치는 광학박막 기준면으로부터 오염 입자가 상·하 방향으로 떨어진 거리를 직접 계측하지 않아도 되는 원리상의 특징을 가지기 때문에, 광학박막의 광 투과율이 높고 두께가 매우 얇아서 광학박막 자체에 대한 충분한 이미지 컨트라스트와 위치 정보를 얻기 어려운 경우에까지 검사 적용 범위를 확대할 수 있는 실용상 이점을 지닌다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 정밀 광학박막을 제조하는 공정이나 엄격한 사용환경 유지가 요구되는 산업 현장에서 광학박막을 실시간 검사하고 관리하는 데 소요되는 시간과 비용을 절감하는 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 암시야 조명 (dark-field illumination) 전시야 현미경을 설명하는 개념도이다.
도 2는 도 1의 암시야 조명 (dark-field illumination) 전시야 현미경에 제1 조명광 및 제2 조명광에서 투과도 증강 및 반사도 증강을 설명하는 개념도이다.
도 3은 투과광 증강 조건과 반사광 증강 조건을 설명하는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 암시야 조명 (dark-field illumination) 전시야 현미경을 설명하는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 암시야 조명 (dark-field illumination) 전시야 현미경을 설명하는 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차동식 암시야 조명 현미경 이미징 장치에서, 직교 편광 상태의 빛 및/또는 파장이 다른 조합의 빛을 채택한 상기 차동식 암시야 조명계가 사용된다. 상기 차동식 암시야 조명계는 광학박막의 (i) 투과광 증강 조건 및 (ii) 반사광 증강 조건을 교대로 구현한다. 상기 차동식 암시야 조명계는 오염 입자가 부착된 광학 박막의 상측 및 하측을 조명하는 광 강도의 변화가 반전이 이루어지도록 한다. 상기 반전된 2 종류의 오염 입자 조명 상황에 대하여 개별 이미지 데이터를 측정한 후, 이에 해당하는 디지털 차동 이미지를 추출하고 분석함으로써, 오염 입자의 횡단면 위치 맵과 부착면 상·하 판별 정보를 동시에 취득할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차동식 암시야 조명 현미경 이미징 장치는 광 투과율이 높고 두께가 광 파장 수준으로 매우 얇은 광학박막의 양면에 무작위 부착된 오염 입자들에 대한 횡단면 위치 검출과 더불어 개별 입자가 부착된 표면의 상부 및 하부 판별이 가능하다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 따라서, 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 해당 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 다른 도면을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 참조 부호가 표시되지 않았더라도, 다른 도면들을 참조하여 설명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 암시야 조명 (dark-field illumination) 전시야 현미경을 설명하는 개념도이다.
도 2는 도 1의 암시야 조명 (dark-field illumination) 전시야 현미경에 제1 조명광 및 제2 조명광에서 투과도 증강 및 반사도 증강을 설명하는 개념도이다.
도 3은 투과광 증강 조건과 반사광 증강 조건을 설명하는 개념도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 암시야 조명 전시야 현미경 시스템(100)은 P 편광된 레이저 빔을 광학 박막(150)에 제1 조명광으로 제공하는 제1 레이저 소스(110); S 편광된 레이저 빔을 상기 광학 박막(150)에 제2 조명광으로 제공하는 제2 레이저 소스(120); 상기 제1 레이저 소스(110)의 출력단에 배치되어 빔을 개폐하는 제1 셔터(112); 상기 제2 레이저 소스(120)의 출력단에 배치되어 빔을 개폐하는 제2 셔터(122); 상기 제1 레이저 소스의 빔과 제2 레이저 소스의 빔을 결합하여 출력하는 편광빔 분리기(130); 상기 광학 박막을 장착하고 이동시키는 이송 스테이지(140); 상기 광학 박막(150)에서 산란된 광을 수집하여 촬상하는 암시야 현미경 촬상 시스템(160); 및 상기 제1 조명광 하에서 촬상된 제1 조명 영상과 상기 제2 조명광 하에서 촬상된 제2 조명 영상의 차이로 구해진 차동 영상을 제공하는 영상 처리부(170)를 포함한다.
암시야 조명 (dark-field illumination) 전시야 현미경은 상기 광학 박막(150) 자체와 미세 오염 입자에 의한 산란광 분포를 관찰할 수 있는 전시야 현미경 광학계이다. 상기 암시야 조명 (dark-field illumination) 전시야 현미경은 차동식 암시야 조명 광학계와 결합된 형태로 운용된다. 상기 차동식 암시야 조명계는 배경광 신호 없이 오염 입자만에 의한 산란광을 효과적으로 발생시킬 수 있다. 상기 차동식 암시야 조명 광학계는 제1 레이저 소스(110), 제2 레이저 소스(120), 제1 셔터(112), 제2 셔터(122), 그리고 편광빔 분리기(130)를 포함할 수 있다. 상기 차동식 암시야 조명 광학계는 상기 광학 박막(150)의 측정 위치에 제1 조명광과 제2 조명광을 교번하여 제공할 수 있다.
상기 제1 레이저 소스(110)는 입사 평면 내에서 진동하는 전기장을 가지는 수평 편광(parallel polarization)을 가지는 P 편광된 레이저 빔을 제공할 수 있다. 상기 P 편광된 레이저 빔은 상기 광학 박막(150)의 법선 방향과 입사각(θinc)을 가지고 입사하고 제1 조명광을 제공할 수 있다.
상기 제2 레이저 소스(120)는 입사 평면에 수직하게 진동하는 전기장을 가지는 수직 편광(perpendicular polarization)을 가지는 S 편광된 레이저 빔을 제공할 수 있다. 상기 S 편광된 레이저 빔은 상기 광학 박막의 법선 방향과 입사각(θinc)을 가지고 입사하고 제2 조명광을 제공할 수 있다.
상기 제1 셔터(112)는 상기 제1 레이저 소스(110)의 P 편광된 레이저 빔을 스위칭하고, 상기 제2 셔터(122)는 상기 제2 레이저 소스(120)의 S 편광된 레이저 빔을 스위칭할 수 있다. 이에 따라, 상기 P 편광된 레이저 빔과 상기 S 편광된 레이저 빔은 서로 다른 시간에 상기 광학 박막(150)에 동일한 위치에 제공될 수 있다.
상기 편광빔 분리기(130)는 상기 S 편광된 레이저 빔과 상기 P 편광된 레이저 빔을 서로 수직하게 제공받아, 두 빔을 동일한 광경로를 통하여 상기 광학 박막(150)에 제공할 수 있다.
상기 광학 박막(150)은 수 십 nm 에서 수 μm 정도에 이르는 두께를 갖는 유전체 물질(dielectric material)로서 단일층 박막 또는 물질 종류와 층 두께가 다른 다수의 박막으로 이루어진 적층 형태가 있을 수 있다.
상기 제1 조명광은 상기 광학 박막(150)에 대하여 투과도를 증가시키는 조건(투과광 증강 조건)으로 선택될 수 있다. 상기 제2 조명광은 상기 광학 박막에 대하여 반사도를 증가시키는 조건(반사광 증강 조건)으로 선택될 수 있다.
도 2(a) 참조하면, 광학 박막에 입사하는 입사광의 세기가 I0인 경우, 상기 입사광의 일부는 상기 광학 박막을 투과하여 투과광(IT)을 생성하고, 나머지는 상기 광학 박막에서 반사하여 반사광(IR)을 생성한다.
도 2(b)를 참조하면, 투과광 증강 조건을 형성되면, 입사광(IET)은 상기 광학 박막을 더 많이 투과하여 투과광(ITH)을 생성하고, 나머지는 상기 광학 박막에서 반사하여 반사광(IRL)을 생성한다. 상기 투과광 증강 조건은 예를 들어, P 편광을 사용하고 반사광 상쇄 간섭 조건에서 달성될 수 있다.
도 2(c)를 참조하면, 반사광 증강 조건을 형성되면, 입사광(IER)은 상기 광학 박막을 더 적게 투과하여 투과광(ITL)을 생성하고, 나머지는 상기 광학 박막에서 반사하여 반사광(IRH)을 생성한다. 상기 반사광 증강 조건은 예를 들어, s 편광을 사용하고 반사광 보강 간섭 조건에서 달성될 수 있다.
구체적으로, 투과광 증강 조건에서, 상기 제1 조명광은 p 편광이고, 상기 광학 박막의 반사단(상부면) 측으로 상쇄 간섭이 발생하는 제1 파장을 구비할 수 있다. 반사광 증강 조건에서, 상기 제2 조명광은 s 편광이고, 반사단 측에서 보강 간섭이 발생하는 제2 파장을 구비할 수 있다.
상기 제1 조명광 및 제2 조명광의 입사각은 프레넬 반사 계수가 충분히 큰 영역으로 브루스터 각 또는 그 이상의 각도일 수 있다.
상기 제1 파장(λ1)은 반사광 상쇄 간섭 조건으로 다음의 조건을 만족하도록 선택될 수 있다.
OPD= 2 nd cos(θt) = m λ1,
여기서, n은 광학 박막의 굴절률이고, d는 상기 광학 박막의 두께이고, θt는 상기 제1 조명광의 굴절각이다.
상기 제2 파장(λ2)은 반사광 보강 간섭 조건으로 다음의 조건을 만족하도록 선택될 수 있다.
OPD= 2 nd cos(θt) = (m ± 1/2) λ2,
여기서, θt는 상기 제2 조명광의 굴절각이다.
도 3(a)를 참조하면, 일반 암시야 조명에서, 광학 박막(150)에 부착된 오염 입자들에 의한 위치에 따른 산란된 광의 세기 분포가 표시된다.
도 3(b)를 참조하면, 투과광 증강 조명 조건에서, 투과광의 세기가 상대적으로 증가한다. 이에 따라, 상기 광학 박막의 상부면에서 반사광은 상대적으로 감소되고 상기 상부면에 위치한 오염 입자에 의한 산란광의 세기도 함께 감소한다. 한편, 상기 광학 박막의 하부면에서 투과광은 상대적으로 증가하고, 상기 하부면에 위치한 오염 입자에 의한 산란광의 세기는 함께 증가한다.
도 3(c)를 참조하면, 반사광 증강 조명 조건에서, 반사광의 세기가 상대적으로 증가한다. 이에 따라, 상기 광학 박막의 상부면에서 반사광은 상대적으로 증가되고 상기 상부면에 위치한 오염 입자에 의한 산란광의 세기도 함께 증가한다. 한편, 상기 광학 박막의 하부면에서 투과광은 상대적으로 감소하고, 상기 하부면에 위치한 오염 입자에 의한 산란광의 세기는 함께 감소한다.
도 3(d)를 참조하면, 투과광 증강 조명 조건에서 얻은 제1 조명 영상과 반사광 증강 조명 조건에서 얻은 제2 조명 영상의 차이는 차동 영상을 제공할 수 있다. 상기 차동 영상에서 세기의 부호는 상기 오염 입자의 배치 위치를 제공할 수 있다.
또한, 투과광 증강 조명 조건에서 얻은 제1 조명 영상과 반사광 증강 조명 조건에서 제2 조명 영상의 합은 일반 암시야 조명 조건에서 얻은 영상과 동일하다.
이송 스테이지(140)는 검사 영역의 자유로운 변경과 현미경 초점 미세조절을 제공할 수 있다. 상기 이송 스테이지(140)는 상기 전시야 현미경 광학계의 시야 범위 (FOV) 보다 큰 면적을 갖는 광학 박막에 대하여 검사 및 초점 조절이 용이하게 이루어질 수 있도록 이동 기능을 제공할 수 있다. 상기 이송 스테이지(140)는 광학박막 시료 거치대를 수평면 상에서 XY축 이송하고 Z축 높이를 정밀 제어할 수 있는 전동제어 기능을 구비할 수 있다.
상기 현미경 촬상 시스템(160)은 대물 렌즈(162), 튜브 렌즈(164), 및 카메라(166)를 포함할 수 있다. 상기 현미경 촬상 시스템(160)은 오염 입자로부터 발생하는 산란광 신호 분포를 2차원적으로 이미징할 수 있다. 상기 카메라(166)는 CCD 카메라 또는 CMOS 카메라를 포함하고, 취득한 현미경 이미지를 2차원 디지털 정보화하여 상기 영상 처리부로 전송하거나 저장하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 현미경 촬상 시스템의 대물렌즈 NA (numberical aperture) 사양은 암시야 조명 광학계의 빔 입사각 θinc에 의해 주어지는 명목 NADF = sinθinc 보다 충분히 작은 값을 갖도록 설정될 수 있다. 전시야 현미경 광학계의 이미징 심도(depth of field: DoF)는 대물렌즈 NA와 조명광 파장 λDF 의 설정에 따라 DoF = λDF /NA2 로 주어진다. 상기 이미징 심도는 광학박막의 광학적 두께(nTF d)보다 충분히 큰 값이 되도록 하는 것이 바람직하다.
현미경 광학계의 배율 및 시야 범위(field of view: FOV) 설정은 광학 박막에 대한 검사 범위와 검출하고자 하는 오염 입자의 크기에 따라 적절히 조절하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 영상 처리부(170)는 차동식 암시야 조명계와 연동되는 전시야 현미경 촬상 시스템으로부터 취득한 조명 조건이 상이한 2장의 개별 현미경 이미지 데이터(제1 조명 영상 및 제2 조명 영상)에 대하여 디지털 차동 분석처리를 수행하고 계산 결과를 디스플레이할 수 있다.
상기 영상 처리부(170)는 상이한 조명 조건에서 얻어진 2장의 개별 현미경 이미지 데이터를 독립적으로 디스플레이하여 모니터링하는 기능을 제공할 수 있다. 상기 상기 영상 처리부(170)는 2장의 개별 현미경 이미지 데이터에 대하여 각각의 옵셋 및 이득값을 조정하는 전처리 과정을 포함할 수 있다.
2 종류의 반전된 암시야 조명 상황에서 얻은 오염 입자 이미지 데이터에 대해서 디지털 차동(ER - ET) 영상을 계산하면, 광학 박막의 상측 또는 하측에 부착된 개별 오염 입자들에 의한 차동 이미지 신호가 각각 양(+) 또는 음(-)의 상반된 부호를 가지도록 함으로써 오염 입자의 부착면 상부 및 하부 판별 정보를 취득할 수 있다.
또한, 종래의 일반 암시야 현미경에서 얻을 수 있는 오염 입자의 횡단면 위치 및 산란 강도 맵은, 상기 차동식 암시야 조명 상황에서 얻은 2장의 오염 입자 이미지 데이터를 더하기(ER + ET) 연산(summation)함으로써 구할 수 있다.
차동식 암시야 조명계는 오염 입자가 부착된 광학 박막을 암시야 조명하는 광학계이다. 상기 차동식 암시야 조명계는 2 종류의 상이한 광학적 변수를 갖는 차동식 조명광을 선택적으로 상기 광학 박막에 제공할 수 있다. 상기 차동식 암시야 조명계는 조명광을 제공하는 광원부를 포함할 수 있다. 상기 광원부는 편광 상태(방향) 또는 파장 중 적어도 어느 하나가 다른 2대의 광원에서 출력되는 빔을 동일 광 경로 상에 결합함으로써 구현될 수 있다. 이 때, 2 종류의 차동식 암시야 조명광은 각각의 편광 상태와 파장 조합이 모두 다를 수 있다. 또한, 2 종류의 차동식 암시야 조명광은 물리적으로 한 대의 광원에서 선택적으로 제공될 수 있다. 상기 암시야 조명광의 광학 박막 입사각은 임의로 조절이 가능하되, 브루스터 각 (Brewster's angle) 또는 그 이상이 되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 차동식 암시야 조명계는, 2 종류의 상이한 광학적 변수를 갖는 차동식 조명광을 선택적으로 제공할 수 있다. 구체적으로, 상기 차동식 암시야 조명계는 편광 상태(방향) 또는 파장 중 적어도 어느 하나가 다른 2대의 광원에서 출력되는 빔을 동일 광 경로 상에 결합함으로써 구현될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 암시야 조명 (dark-field illumination) 전시야 현미경을 설명하는 개념도이다.
도 4를 참조하면, 암시야 조명 현미경 시스템(200)은 P 편광된 레이저 빔을 광학 박막에 제1 조명광으로 제공하는 제1 레이저 소스(110); S 편광된 레이저 빔을 상기 광학 박막에 제2 조명광으로 제공하는 제2 레이저 소스(220); 상기 제1 레이저 소스의 출력단에 배치되어 빔을 개폐하는 제1 셔터(112); 상기 제2 레이저 소스의 출력단에 배치되어 빔을 개폐하는 제2 셔터(222); 상기 제1 레이저 소스의 빔과 제2 레이저 소스의 빔을 결합하여 출력하는 편광빔 분리기(130); 상기 광학 박막을 장착하고 이동시키는 이송 스테이지(140); 상기 광학 박막에서 산란된 광을 수집하여 촬상하는 암시야 현미경 촬상 시스템(160); 및 상기 제1 조명광 하에서 촬상된 제1 조명 영상과 상기 제2 조명광 하에서 촬상된 제2 조명 영상의 차이로 구해진 차동 영상을 제공하는 영상 처리부(170)를 포함한다.
제1 조명광은 투과광 증강 조명 조건을 만족하고, 제2 조명광은 반사광 증강 조명 조건을 만족할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 조명광의 파장(λ)과 상기 제2 조명광의 파장은 동일할 수 있다. 또한, 상기 제1 조명광 및 상기 제2 조명광은 브루스터(Brewster) 입사각 조건을 가질 수 있다. 상기 브루스터(Brewster) 입사각은 평행 편광(P 편광)에 대하여 반사광을 제거할 수 있다.
상기 제1 조명광은 p 편광인 경우, 상기 제1 조명광은 반사없이 상기 광학 박막을 투과할 수 있어 투과도 증강 조명 조건을 만족한다. 한편, 상기 제2 조명광은 s 편광인 경우, 소정의 반사도를 가질 수 있다. 상기 제1 조명광의 파장(λ)과 상기 제2 조명광의 파장은 동일할 수 있다. 이 경우, s 편광된 제2 조명광은 상기 광학 박막의 상부면에서 보강 간섭 조건을 만족하면, 반사도 증강 조명 조건을 만족한다.
보강 간섭 조건은 다음과 같이 주어진다.
OPD= 2 nd cos(θt) = (m ± 1/2) λ2.
여기서, n은 광학 박막의 굴절률이고, d는 상기 광학 박막의 두께이고, θt는 상기 조명광의 굴절각이다.
본 발명의 변 형된 실시예에 따르면, 상기 제1 레이저 소스(110)와 상기 제2 레이저 소스(220)는 일체화될 수 있으며, 편광 방향을 변경하는 전기 광학 소자가 배치될 수 있다. 상기 전기 광학 소자는 동일한 파장에서 p 편광된 제1 조명광과 s편광된 제2 조명광을 순차적으로 출력할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 암시야 조명 (dark-field illumination) 전시야 현미경을 설명하는 개념도이다.
도 5를 참조하면, 암시야 조명 (dark-field illumination) 전시야 현미경(300)은 s 편광된 레이저 빔을 광학 박막에 제1 조명광으로 제공하는 제1 레이저 소스(110); s 편광된 레이저 빔을 상기 광학 박막에 제2 조명광으로 제공하는 제2 레이저 소스(320); 상기 제1 레이저 소스의 출력단에 배치되어 빔을 개폐하는 제1 셔터(112); 상기 제2 레이저 소스의 출력단에 배치되어 빔을 개폐하는 제2 셔터(322); 상기 제1 레이저 소스의 빔과 제2 레이저 소스의 빔을 결합하여 출력하는 빔결합기(330); 상기 광학 박막을 장착하고 이동시키는 이송 스테이지(140); 상기 광학 박막에서 산란된 광을 수집하여 촬상하는 암시야 현미경 촬상 시스템(160); 및 상기 제1 조명광 하에서 촬상된 제1 조명 영상과 상기 제2 조명광 하에서 촬상된 제2 조명 영상의 차이로 구해진 차동 영상을 제공하는 영상 처리부(160)를 포함한다.
상기 제1 조명광은 투과광 증강 조건을 만족하고, 상기 제2 조명광은 반사광 증강 조건을 만족할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 조명광은 s 편광이고, 반사단(상기 광학 박막의 상부면) 측으로 상쇄 간섭이 발생하는 제1 파장(λ1)을 구비할 수 있다. 상기 제2 조명광은 s 편광이고, 반사단 측에서 보강 간섭이 발생하는 제2 파장(λ2)을 구비할 수 있다. 상기 제1 조명광 및 상기 제2 조명광의 입사각은 프레넬 반사 계수가 충분히 큰 각도의 영역일 수 있다.
상기 제1 파장(λ1)은 상기 광학 박막의 상부면에서 상쇄 간섭이 발생하는 다음의 조건을 만족할 수 있다.
OPD= 2 nd cos(θt) = m λ1.
여기서, n은 광학 박막의 굴절률이고, d는 상기 광학 박막의 두께이고, θt는 상기 제1 조명광의 굴절각일 수 있다.
상기 제2 파장(λ2)은 상기 광학 박막의 상부면에서 보강 간섭이 발생하는 다음의 조건을 만족할 수 있다.
OPD= 2 nd cos(θt) = (m ± 1/2) λ2.
θt는 상기 제2 조명광의 굴절각일 수 있다.
본 발명에 의한 차동식 암시야 조명 현미경 시스템의 동작 방법이 설명된다. 우선, 광학 박막 암시야 조명의 투과광 증강(ET) 모드 및 반사광 증강(ER) 모드를 교대로 구현할 수 있다. (i) 고입사각 조명 조건에서의 “차동 편광 + 차동 간섭” 효과 이용법, (ii) 브루스터 입사각 조명 조건에서의 “차동 편광” 효과 이용법, 또는 (iii) 고입사각 조명 조건에서의 “차동 간섭” 효과 이용법 중 하나를 선택한다. 상기 광학 박막의 상측 및 하측을 조명하는 광 강도에 가능한 높은 변조비가 얻어질 수 있도록, 차동식 암시야 조명광의 입사각, 편광 조합, 그리고 파장 조합을 설정하는 것이 바람직하다.
전시야 현미경 이미징 장치의 대물렌즈의 NA 사양은, 암시야 조명광의 입사각 θinc에 의해 결정되는 명목 NADF = sinθinc 보다 충분히 작은 값을 갖도록 설정하고, 모든 암시야 조명광 파장 λDF 에 대하여 이미징 심도 DoF = λDF /NA2 가 광학박막의 광학적 두께(nd)보다 충분히 큰 값이 되도록 하는 것이 바람직할 수 있다.
차동식 암시야 조명계에서 제공되는 두 가지 모드의 조명광 입사 강도 IET 와 IER 는, 전시야 현미경 광학계의 분광 투과 효율, 디지털 카메라의 분광 검출 효율, 오염 입자의 편광 의존성 산란 효율을 종합적으로 고려해 균등화(Equalization) 과정을 거치는 것이 바람직할 수 있다.
강도 균등화된 두 가지 모드의 암시야 조명광(제1 조명광과 제2 조명광)을 광학 박막에 교대로 입사시키면서, 각각의 경우에 대해 광학 박막 오염 입자 이미지 데이터(제1 조명 영상과 제2 조명 영상)를 취득할 수 있다.
상기 두 가지 암시야 모드의 조명광에 의한 이미지 데이터에 대하여 디지털 합산(ER + ET) 및 차동(ER - ET) 이미지 계산을 수행함으로써, 오염 입자의 광산란 분포 맵과 부착면 상·하 판별 정보를 추출할 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 암시야 조명 전시야 현미경 시스템
110: 제1 레이저 소스
112: 제1 셔터
120: 제2 레이저 소스
122: 제2 셔터
130: 편광빔 분리기
140: 이송 스테이지
150: 광학 박막
160: 암시야 현미경 촬상 시스템
170: 영상 처리부

Claims (14)

  1. 광학 박막에 의한 산란광을 관측하는 암시야 현미경의 동작 방법에 있어서,
    상기 광학 박막에 제1 조명광을 조사하고 상기 광학 박막으로부터 산란된 광을 수집하여 제1 조명 영상을 제공하는 단계;
    상기 광학 박막에 상기 제1 조명광과 동일한 광경로를 통하여 제2 조명광을 조사하고 상기 광학 박막으로부터 산란된 광을 수집하여 제2 조명 영상을 제공하는 단계; 및
    상기 제1 조명 영상과 상기 제2 조명 영상의 차이로 구성된 차동 영상을 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 조명광은 상기 광학 박막에 대하여 투과광을 증가시키는 조건으로 선택되고,
    상기 제2 조명광은 상기 광학 박막에 대하여 반사광을 증가시키는 조건으로 선택되는 것을 특징으로 하는 암시야 조명 현미경의 동작 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 조명광은 p 편광이고, 반사단 측으로 상쇄 간섭이 발생하는 제1 파장(λ1)을 구비하고,
    상기 제2 조명광은 s 편광이고, 반사단 측에서 보강 간섭이 발생하는 제2 파장(λ2)을 구비하는 것을 특징으로 하는 암시야 조명 현미경의 동작 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 파장(λ1)은 다음의 조건을 만족하고,
    OPD= 2 nd cos(θt) = m λ1,
    여기서, n은 광학 박막의 굴절률이고, d는 상기 광학 박막의 두께이고, θt는 상기 제1 조명광의 굴절각이고,
    상기 제2 파장(λ2)은 다음의 조건을
    OPD= 2 nd cos(θt) = (m ± 1/2) λ2,
    만족하는 것을 특징으로 하는 암시야 조명 현미경의 동작 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 조명광 및 상기 제2 조명광은 브루스터 입사각 조건을 가지고,
    상기 제1 조명광은 p 편광이고,
    상기 제2 조명광은 s 편광이고,
    상기 제1 조명광의 파장(λ1)과 상기 제2 조명광의 파장은 동일하고
    OPD= 2 nd cos(θt) = (m ± 1/2) λ1,
    조건을 만족하고,
    여기서, n은 광학 박막의 굴절률이고, d는 상기 광학 박막의 두께이고, θt는 상기 조명광의 굴절각인 것을 특징으로 하는 암시야 조명 현미경의 동작 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 조명광은 s 편광이고, 반사단 측으로 상쇄 간섭이 발생하는 제1 파장(λ1)을 구비하고,
    상기 제2 조명광은 s 편광이고, 반사단 측에서 보강 간섭이 발생하는 제2 파장(λ2)을 구비하고,
    상기 제1 파장(λ1)은 다음의 조건을 만족하고,
    OPD= 2 nd cos(θt) = m λ1,
    여기서, n은 광학 박막의 굴절률이고, d는 상기 광학 박막의 두께이고, θt는 상기 제1 조명광의 굴절각이고,
    상기 제2 파장(λ2)은 다음의 조건을
    OPD= 2 nd cos(θt) = (m ± 1/2) λ2,
    만족하는 것을 특징으로 하는 암시야 조명 현미경의 동작 방법.
  6. 삭제
  7. P 편광된 레이저 빔을 광학 박막에 제1 조명광으로 제공하는 제1 레이저 소스;
    S 편광된 레이저 빔을 상기 광학 박막에 제2 조명광으로 제공하는 제2 레이저 소스;
    상기 제1 레이저 소스의 출력단에 배치되어 빔을 개폐하는 제1 셔터;
    상기 제2 레이저 소스의 출력단에 배치되어 빔을 개폐하는 제2 셔터;
    상기 제1 레이저 소스의 빔과 제2 레이저 소스의 빔을 결합하여 출력하는 편광빔 분리기;
    상기 광학 박막을 장착하고 이동시키는 이송 스테이지;
    상기 광학 박막에서 산란된 광을 수집하여 촬상하는 암시야 현미경 촬상 시스템; 및
    상기 제1 조명광 하에서 촬상된 제1 조명 영상과 상기 제2 조명광 하에서 촬상된 제2 조명 영상의 차이로 구해진 차동 영상을 제공하는 영상 처리부를 포함하고,
    상기 제1 조명광은 상기 광학 박막에 대하여 투과도를 증가시키는 조건으로 선택되고,
    상기 제2 조명광은 상기 광학 박막에 대하여 반사도를 증가시키는 조건으로 선택되고,
    상기 제1 조명광은 p 편광이고, 반사단 측으로 상쇄 간섭이 발생하는 제1 파장(λ1)을 구비하고,
    상기 제2 조명광은 s 편광이고, 반사단 측에서 보강 간섭이 발생하는 제2 파장(λ2)을 구비하는 것을 특징으로 하는 암시야 조명 현미경 시스템.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 파장(λ1)은 다음의 조건을 만족하고,
    OPD= 2 nd cos(θt) = m λ1,
    여기서, n은 광학 박막의 굴절률이고, d는 상기 광학 박막의 두께이고, θt는 상기 제1 조명광의 굴절각이고,
    상기 제2 파장(λ2)은 다음의 조건을
    OPD= 2 nd cos(θt) = (m ± 1/2) λ2,
    만족하는 것을 특징으로 하는 암시야 조명 현미경 시스템.
  9. P 편광된 레이저 빔을 광학 박막에 제1 조명광으로 제공하는 제1 레이저 소스;
    S 편광된 레이저 빔을 상기 광학 박막에 제2 조명광으로 제공하는 제2 레이저 소스;
    상기 제1 레이저 소스의 출력단에 배치되어 빔을 개폐하는 제1 셔터;
    상기 제2 레이저 소스의 출력단에 배치되어 빔을 개폐하는 제2 셔터;
    상기 제1 레이저 소스의 빔과 제2 레이저 소스의 빔을 결합하여 출력하는 편광빔 분리기;
    상기 광학 박막을 장착하고 이동시키는 이송 스테이지;
    상기 광학 박막에서 산란된 광을 수집하여 촬상하는 암시야 현미경 촬상 시스템; 및
    상기 제1 조명광 하에서 촬상된 제1 조명 영상과 상기 제2 조명광 하에서 촬상된 제2 조명 영상의 차이로 구해진 차동 영상을 제공하는 영상 처리부를 포함하고,
    상기 제1 조명광 및 상기 제2 조명광은 브루스터 입사각 조건을 가지고
    상기 제1 조명광은 p 편광이고,
    상기 제2 조명광은 s 편광이고,
    상기 제1 조명광의 파장(λ1)과 상기 제2 조명광의 파장은 동일하고
    OPD= 2 nd cos(θt) = (m ± 1/2) λ1,
    조건을 만족하고,
    여기서, n은 광학 박막의 굴절률이고, d는 상기 광학 박막의 두께이고, θt는 상기 조명광의 굴절각인 것을 특징으로 하는 암시야 조명 현미경 시스템.
  10. 삭제
  11. s 편광된 레이저 빔을 광학 박막에 제1 조명광으로 제공하는 제1 레이저 소스;
    s 편광된 레이저 빔을 상기 광학 박막에 제2 조명광으로 제공하는 제2 레이저 소스;
    상기 제1 레이저 소스의 출력단에 배치되어 빔을 개폐하는 제1 셔터;
    상기 제2 레이저 소스의 출력단에 배치되어 빔을 개폐하는 제2 셔터;
    상기 제1 레이저 소스의 빔과 제2 레이저 소스의 빔을 결합하여 출력하는 빔결합기;
    상기 광학 박막을 장착하고 이동시키는 이송 스테이지;
    상기 광학 박막에서 산란된 광을 수집하여 촬상하는 암시야 현미경 촬상 시스템; 및
    상기 제1 조명광 하에서 촬상된 제1 조명 영상과 상기 제2 조명광 하에서 촬상된 제2 조명 영상의 차이로 구해진 차동 영상을 제공하는 영상 처리부를 포함하고,
    상기 제1 조명광은 s 편광이고, 반사단 측으로 상쇄 간섭이 발생하는 제1 파장(λ1)을 구비하고,
    상기 제2 조명광은 s 편광이고, 반사단 측에서 보강 간섭이 발생하는 제2 파장(λ2)을 구비하고,
    상기 제1 파장(λ1)은 다음의 조건을 만족하고,
    OPD= 2 nd cos(θt) = m λ1,
    여기서, n은 광학 박막의 굴절률이고, d는 상기 광학 박막의 두께이고, θt는 상기 제1 조명광의 굴절각이고,
    상기 제2 파장(λ2)은 다음의 조건을
    OPD= 2 nd cos(θt) = (m ± 1/2) λ2,
    만족하는 것을 특징으로 하는 암시야 조명 현미경 시스템.
  12. P 편광된 레이저 빔을 광학 박막에 제1 조명광으로 제공하는 제1 레이저 소스;
    S 편광된 레이저 빔을 상기 광학 박막에 제2 조명광으로 제공하는 제2 레이저 소스;
    상기 제1 레이저 소스의 출력단에 배치되어 빔을 개폐하는 제1 셔터;
    상기 제2 레이저 소스의 출력단에 배치되어 빔을 개폐하는 제2 셔터;
    상기 제1 레이저 소스의 빔과 제2 레이저 소스의 빔을 결합하여 출력하는 편광빔 분리기;
    상기 광학 박막을 장착하고 이동시키는 이송 스테이지;
    상기 광학 박막에서 산란된 광을 수집하여 촬상하는 암시야 현미경 촬상 시스템; 및
    상기 제1 조명광 하에서 촬상된 제1 조명 영상과 상기 제2 조명광 하에서 촬상된 제2 조명 영상의 차이로 구해진 차동 영상을 제공하는 영상 처리부를 포함하고,
    상기 제1 레이저 소스의 파장과 상기 제2 레이저 소스의 파장은 서로 다르고,
    상기 제1 조명광의 입사각 및 상기 제2 조명광의 입사각은 프레넬 반사계수가 충분히 크도록 브루스터 각 이상이고,
    상기 제1 조명광은 반사단에서 상쇄 간섭 조건을 충족하고,
    상기 제2 조명광은 반사단에서 보강 간섭 조건을 충족하는 것을 특징으로 하는 암시야 조명 현미경 시스템.
  13. P 편광된 레이저 빔을 광학 박막에 제1 조명광으로 제공하는 제1 레이저 소스;
    S 편광된 레이저 빔을 상기 광학 박막에 제2 조명광으로 제공하는 제2 레이저 소스;
    상기 제1 레이저 소스의 출력단에 배치되어 빔을 개폐하는 제1 셔터;
    상기 제2 레이저 소스의 출력단에 배치되어 빔을 개폐하는 제2 셔터;
    상기 제1 레이저 소스의 빔과 제2 레이저 소스의 빔을 결합하여 출력하는 편광빔 분리기;
    상기 광학 박막을 장착하고 이동시키는 이송 스테이지;
    상기 광학 박막에서 산란된 광을 수집하여 촬상하는 암시야 현미경 촬상 시스템; 및
    상기 제1 조명광 하에서 촬상된 제1 조명 영상과 상기 제2 조명광 하에서 촬상된 제2 조명 영상의 차이로 구해진 차동 영상을 제공하는 영상 처리부를 포함하고,
    상기 제1 레이저 소스의 파장과 상기 제2 레이저 소스의 파장은 서로 동일하고,
    상기 제1 조명광의 입사각 및 상기 제2 조명광의 입사각은 브루스터 각이고,
    상기 제1 조명광은 반사단에서 프레넬 반사계수는 영인 조건을 만족하고,
    상기 제2 조명광은 반사단에서 보강 간섭 조건을 충족하는 것을 특징으로 하는 암시야 조명 현미경 시스템.
  14. s 편광된 레이저 빔을 광학 박막에 제1 조명광으로 제공하는 제1 레이저 소스;
    s 편광된 레이저 빔을 상기 광학 박막에 제2 조명광으로 제공하는 제2 레이저 소스;
    상기 제1 레이저 소스의 출력단에 배치되어 빔을 개폐하는 제1 셔터;
    상기 제2 레이저 소스의 출력단에 배치되어 빔을 개폐하는 제2 셔터;
    상기 제1 레이저 소스의 빔과 제2 레이저 소스의 빔을 결합하여 출력하는 빔결합기;
    상기 광학 박막을 장착하고 이동시키는 이송 스테이지;
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    상기 제1 레이저 소스의 파장과 상기 제2 레이저 소스의 파장은 서로 다르고,
    상기 제1 조명광의 입사각 및 상기 제2 조명광의 입사각은 프레넬 반사계수가 충분히 큰 고입사각 조건이고,
    상기 제1 조명광은 반사단에서 상쇄 간섭 조건을 만족하고,
    상기 제2 조명광은 상기 반사단에서 보강 간섭 조건을 충족하는 것을 특징으로 하는 암시야 조명 현미경 시스템.
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