KR101982950B1 - 샘플 내에서의 광학적 경로 길이의 변동을 고려하는 것을 포함하는 광학 검사 시스템 및 방법 - Google Patents

샘플 내에서의 광학적 경로 길이의 변동을 고려하는 것을 포함하는 광학 검사 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

조명기/수집기 조립체(104)는 샘플(102)에 입사광(106)을 전달하고 샘플(102)로부터 복귀하는 복귀 광(112)을 수집할 수 있다. 센서(114)는 수집된 복귀 광(112)에 대한 광선 위치 및 광선 각도의 함수로서 광선 세기들을 측정할 수 있다. 광선 선택기는 센서(114)에서의 수집된 복귀 광(112)으로부터, 제1 선택 기준을 충족하는 광선들의 제1 서브세트를 선택할 수 있다. 일부 예들에서, 광선 선택기는 광선 세기들을 빈들로 집합화할(aggregate) 수 있으며, 각각의 빈은 광학적 경로 길이들의 각각의 범위 내의 추정된 광학적 경로 길이를 샘플(102) 내에서 횡단하는, 수집된 복귀 광(112) 내의 광선들에 대응한다. 특성화기(characterizer)는 광선들의 제1 서브세트에 대한 광선 세기들, 광선 위치들, 및 광선 각도들에 기초하여, 흡수율과 같은 샘플(102)의 물리적 속성을 결정할 수 있다. 샘플 내에서 횡단된 광학적 경로 길이의 변동(variation)들을 고려하는 것은 정확성을 향상시킬 수 있다.

Description

샘플 내에서의 광학적 경로 길이의 변동을 고려하는 것을 포함하는 광학 검사 시스템 및 방법{OPTICAL INSPECTION SYSTEM AND METHOD INCLUDING ACCOUNTING FOR VARIATIONS OF OPTICAL PATH LENGTH WITHIN A SAMPLE}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 발명의 명칭이 "샘플 내에서의 광학적 경로 길이의 변동을 고려하는 것을 포함하는 광학 검사 시스템 및 방법(OPTICAL INSPECTION SYSTEM AND METHOD INCLUDING ACCOUNTING FOR VARIATIONS OF OPTICAL PATH LENGTH WITHIN A SAMPLE)"이고 2014년 12월 23일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/096,276호의 이익을 주장하며, 그 전문이 이에 의해 참조로서 편입된다.
기술분야
본 개시내용은 샘플을 광학적으로 특성화하기 위한 광학 검사 시스템에 관한 것으로, 이는 샘플 내에서의 광학적 경로 길이의 변동(variation)들을 고려할 수 있다.
많은 광학 검사 시스템들은 샘플에 광을 전달하고, 샘플로부터 반사되거나 산란된 광을 수집하고, 수집된 광을 사용하여 샘플의 일부를 분석한다. 이들 광학 검사 시스템들을 개선하는 것이 바람직할 수 있다.
조명기/수집기 조립체는 샘플에 입사광을 전달하고 샘플로부터 복귀하는 복귀 광을 수집할 수 있다. 샤크-하트만(Shack-Hartmann) 센서와 같은 센서는 수집된 복귀 광에 대한 광선 위치 및 광선 각도의 함수로서 광선 세기들을 측정할 수 있다. 광선 선택기는 센서에서의 수집된 복귀 광으로부터, 제1 선택 기준을 충족하는 광선들의 제1 서브세트를 선택할 수 있다. 일부 예들에서, 광선 선택기는 광선들을 비닝된 신호(binned signal)들로 집합화할(aggregate) 수 있으며, 각각의 비닝된 신호는 광학적 경로 길이들의 각각의 범위 내의 추정된 광학적 경로 길이를 샘플 내에서 횡단하는, 수집된 복귀 광 내의 광선들에 대응한다. 특성화기(characterizer)는 광선들의 제1 서브세트에 대한 광선 세기들, 광선 위치들, 및 광선 각도들에 기초하여, 흡수율과 같은 샘플의 물리적 속성을 결정할 수 있다. 샘플 내에서 횡단된 광학적 경로 길이의 변동들을 고려하는 것은 정확성을 향상시킬 수 있다.
도면들은 반드시 축척에 맞게 그려진 것은 아니며, 이 도면들에서, 동일한 도면 부호들은 상이한 뷰들에서 유사한 컴포넌트들을 설명할 수 있다. 상이한 접미어들을 갖는 동일한 도면 부호들은 유사한 컴포넌트들의 상이한 인스턴스들을 나타낼 수 있다. 도면들은 일반적으로, 본 문헌에서 논의된 다양한 예들을 제한이 아닌 예시로서 도시한다.
도 1은 일부 실시예들에 따른, 샘플을 광학적으로 특성화하기 위한 광학 검사 시스템의 예를 도시한다.
도 2는 일부 실시예들에 따른, 광학 검사 시스템의 예에서의 입사 광학적 경로의 일부를 도시한다.
도 3은 일부 실시예들에 따른, 광학 검사 시스템의 예에서의 복귀 광학적 경로의 일부를 도시한다.
도 4a, 도 4b, 및 도 4c는 일부 실시예들에 따른, 도 3의 복귀 광학적 경로 내의 3개 광선의 개별적 도면들이다.
도 5는 일부 실시예들에 따른, 조명기/수집기 조립체로부터, 마이크로렌즈들의 어레이로, 검출기로 추적되는(traced) 도 4a, 도 4b, 및 도 4c의 광선들을 도시한다.
도 6은 일부 실시예들에 따른, 도 5로부터의 검출기의 단부도(end-on view)를 도시한다.
도 7은 일부 실시예들에 따른, 도 6의 검출기에 근접하게 배치된 마스크의 예의 단부도를 도시한다.
도 8은 일부 실시예들에 따른, 샘플을 광학적으로 특성화하기 위한 방법의 예의 흐름도를 도시한다.
광학 검사 시스템은 샘플에 광을 전달하고, 샘플로부터 반사되거나 산란된 광을 수집하고, 수집된 광을 사용하여 흡수율 또는 굴절률과 같은 샘플의 물리적 속성을 결정할 수 있다. 많이 흡수하거나 산란시키는 샘플들의 경우, 높은 흡수 또는 산란은 샘플의 일부를 통해 전파하는 광선의 세기를 감소시킬 수 있다. 이러한 세기의 감소는 샘플 내에서 횡단되는 광학적 경로 길이에 강하게 의존할 수 있다.
예를 들어, 샘플에 광을 전달하고 샘플로부터 반사된 광을 수집하는 일부 구성들에서, 조명 광은 광의 원뿔로서 전달되어, 샘플의 표면 또는 그 아래의 특정 위치를 향해 모인다. 유사하게, 수집된 광은 광의 원뿔로부터 회수되며, 샘플 내의 특정 위치로부터 발산한다. 이 광의 원뿔들의 경우, 원뿔의 상이한 부분들은 샘플 내에서 상이한 광학적 경로 길이들을 횡단할 수 있다. 예를 들어, 원뿔의 중심에서의 광선은 원뿔의 에지에서의 광선보다 짧은 광학적 경로를 샘플 내에서 횡단할 수 있다.
광학 검사 시스템은 수집된 광 내의 광선 위치 및 각도의 함수로서, 샘플 내에서 횡단된 광학적 경로 길이의 차이들을 고려할 수 있다. 일부 샘플들의 경우, 입사광선은 샘플 내에서의 특정 입자로부터의 반사 또는 방향전환과 같은 샘플 내의 단일 산란 이벤트에 의해, 또는 샘플 내의 두 내부 구조물들 사이의 계면으로부터 방향전환될 가능성이 있다.
이들 샘플의 경우, 광학 검사 시스템은 단일 산란 이벤트들의 기하학적 구조를 사용하여, 샘플 내에서 횡단된 광학적 경로 길이가 상대적으로 정확하게 결정될 수 있는, 검출기 상의 영역들을 결정할 수 있다. 이들 영역의 경우, 그 영역에 부딪히는 광선은 샘플 내의 알려진 광학적 경로 길이를 가질 수 있거나, 샘플 내의 광학적 경로 길이들의 상대적으로 긴밀한 분포를 가질 수 있다. 예를 들어, 영역들은, 샘플로부터 복귀하는 광선들이 샘플 내의 단일 산란 이벤트로부터 발생하는, 검출기 상의 위치들을 설명할 수 있다. 일부 예들의 경우, 이 검출기 영역들은 샘플의 물리적 속성을 결정할 때 상대적으로 강하게 가중될 수 있다. 검출기 영역들은 검출기 픽셀들의 이용가능한 동적 범위 등을 가장 잘 이용하기 위해, 샘플 유형의 함수로서 선택될 수 있다.
유사하게, 검출기는 샘플 내에서 횡단된 광학적 경로 길이가 정확하게 결정될 수 없는 영역들을 가질 수 있다. 이들 영역의 경우, 그 영역에 부딪히는 광선은 샘플 내의 많은 광학적 경로 길이들 중 하나를 가질 수 있거나, 샘플 내의 광학적 경로 길이들의 상대적으로 넓은 분포를 가질 수 있다. 예를 들어, 영역들은, 샘플로부터 복귀하는 광선들이 샘플 내의 다수의 순차적 산란 이벤트들로부터 발생하는, 검출기 상의 위치들을 설명할 수 있다. 이러한 다수의 산란된 광선들의 경우, 샘플 내에 많은 가능한 경로들이 있을 수 있다. 일부 예들의 경우, 이 검출기 영역들은 샘플의 물리적 속성을 결정할 때 상대적으로 약하게 가중되거나 배제될 수 있다.
도 1은 일부 실시예들에 따른, 샘플(102)을 광학적으로 특성화하기 위한 광학 검사 시스템(100)의 예를 도시한다. 샘플(102)은 광학 검사 시스템(100)의 일부가 아니다. 도 1의 광학 검사 시스템(100)은 하나의 예시일 뿐이며; 다른 적합한 광학 검사 시스템들이 또한 사용될 수 있다.
광학 검사 시스템(100)은 조명기/수집기 조립체(104)를 포함한다. 일부 예들에서, 조명기/수집기 조립체(104)는 단일 대물렌즈이다. 다른 예들에서, 조명기/수집기 조립체(104)는 별개의 조명 광학체 및 수집 광학체를 포함한다.
조명기/수집기 조립체(104)는 샘플(102)에 입사광(106)을 전달한다. 입사광(106)은 샘플(102)에서 일정 범위의 전파 각도들을 가질 수 있다. 일부 예들에서, 범위는 20도 이하의 각도 폭을 가질 수 있다. 다른 예들에서, 범위는 10도 이하의 각도 폭을 가질 수 있다. 이 예들 중 일부에서, 입사광(106)은 실질적으로 0의 각도 폭을 갖는 범위로 시준될 수 있다. 샘플링 계면에서 굴절을 나타내는 예들에서, 상이한 굴절률들로 인해, 샘플링 계면에서의 각도 폭은 매질에서 더 넓은 범위의 각도들을 갖는 것으로 정의될 수 있다. 일부 예들에서, 입사광(106)은 복수의 개별 파장들 또는 상대적으로 넓은 스펙트럼과 같이, 둘 이상의 파장을 동시에 포함한다. 일부 예들에서, 입사광(106)은 한 번에 하나의 파장을 포함하지만, 파장은 시간이 지남에 따라 선택적으로 시프트될 수 있다. 또 다른 예들에서, 입사광(106)은 시간이 지남에 따라 순차적으로 시프트하는 상대적으로 넓은 스펙트럼을 포함한다. 또 다른 예들에서, 입사광(106)은 시간이 지남에 따라 모두 함께 시프트하는 복수의 상대적으로 넓고 중첩하지 않는 스펙트럼 영역들을 포함한다. 일부 예들에서, 입사광(106)은 하나 이상의 특정된 주파수에서 펄싱되거나(pulsed) 변조될 수 있다. 일부 예들에서, 입사광(106)은 다수의 스펙트럼 영역들을 포함할 수 있으며, 이때 각각의 스펙트럼 영역들은 그 자신의 고유 주파수에서 펄싱되거나 변조된다. 일부 예들에서, 조명기/수집기 조립체(104)는 하나 이상의 광원, 예컨대 단일 반도체 레이저, 동일한 파장을 갖는 다수의 반도체 레이저들, 상이한 파장들을 갖는 다수의 반도체 레이저들, 단일 발광 다이오드, 동일한 파장을 갖는 다수의 발광 다이오드들, 상이한 파장들을 갖는 다수의 발광 다이오드들, 하나 이상의 양자 캐스케이드 레이저, 하나 이상의 초발광 광원, 하나 이상의 자연 증폭 방출 소스, 상기의 임의의 조합, 또는 다른 적합한 광원을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 조명기/수집기 조립체(104)는 하나 이상의 광원에 의해 생성된 광을 시준시키고/시키거나 포커싱할 수 있는, 렌즈와 같은, 하나 이상의 시준 및/또는 포커싱 광학체를 추가로 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 조명기/수집기 조립체(104)는 입사 빔을 반사시키고 수집된 빔을 투과시킬 수 있거나, 또는 입사 빔을 투과시키고 수집된 빔을 반사시킬 수 있는, 빔스플리터와 같은 하나 이상의 빔-스티어링(beam-steering) 요소를 추가로 포함할 수 있다.
조명기/수집기 조립체(104)는 샘플링 계면(108)을 통해 샘플(102)에 입사광(106)을 전달할 수 있다. 도 1의 특정 예에서, 샘플링 계면(108)은 대물렌즈의 표면이며, 표면은 샘플(102)에 대면한다. 일부 예들에서, 샘플링 계면(108)은 동작 동안 샘플(102)과 접촉하도록 배치되는, 디바이스의 외향 표면일 수 있다. 일부 예들에서, 샘플링 계면(108)은 동작 동안 샘플(102)과 접촉하도록 배치되는, 커버 유리일 수 있다. 일부 예들에서, 샘플링 계면(108)은 샘플(102)로부터 공기 또는 다른 입사 매질로 이격된, 렌즈 표면 또는 광학적 표면일 수 있다. 일부 예들에서, 샘플링 계면(108)은 별개의 제1 및 제2 표면들을 포함할 수 있으며, 여기서 입사광은 제1 표면을 통과하고 복귀 광은 제2 표면을 통과한다.
조명기/수집기 조립체(104)은 샘플링 계면(108)을 통해 샘플(102)로부터 복귀하는 복귀 광(110)을 수집하여 수집된 복귀 광(112)을 형성할 수 있다. 일부 예들에서, 입사광(106) 및 복귀 광(110)은 동일한 샘플링 계면(108)을 통과한다.
센서(114)는 수집된 복귀 광(112)을 수신할 수 있다. 대체로 광선 각도에 둔감한 종래의 다중-픽셀 검출기와는 달리, 센서(114)는 수집된 복귀 광(112)에 대한 광선 위치 및 광선 각도의 함수로서 광선 세기들을 측정할 수 있다. 도 1의 예에서, 센서(114)는 샤크-하트만 센서이며, 이것은 마이크로렌즈 어레이(116) 및 마이크로렌즈 어레이(116)의 초점면 또는 그 근처에 있는 다중-픽셀 검출기(118)를 포함한다. 적합한 센서(114)의 다른 예는 핀홀들의 어레이이며, 이때 핀홀들의 어레이 다음의 광학적 경로 내에 다중-픽셀 검출기가 배치된다. 이것들은 두 예시일뿐이며; 다른 적합한 센서들이 또한 사용될 수 있다.
센서(114)는 측정된 광선 세기들에 대응하는 복수의 신호(120)를 생성할 수 있다. 일부 예들에서, 신호들(120)은 전기적이다. 다른 예들에서, 신호들(120)은 예를 들어 광섬유에서의 광학적 세기들을 갖는, 광학적인 것이다. 일부 예들에서, 다중-픽셀 검출기(118)로부터의 각 픽셀은 그 자신의 신호(120)를 생성할 수 있다. 다른 예들에서, 픽셀들의 하나 이상의 그룹은 광학적으로 또는 전기적으로 함께 결합되어 신호들(120)을 형성할 수 있다.
컴퓨터(122)는 센서(114)로부터 복수의 신호(120)를 수신할 수 있다. 일부 예들에서, 컴퓨터(122)는 수신된 신호들의 적어도 일부를 복수의 비닝된 신호로 집합화할 수 있다. 각각의 비닝된 신호는 센서(114)에 부딪히는 대응하는 광선들로부터 형성될 수 있다. 대응하는 광선들 각각은 샘플(102) 내에서 각각의 광학적 경로 길이를 횡단한다. 도 1의 예에서, 입사광(106)의 광선에 의해 샘플(102) 내에서 횡단된 광학적 경로 길이는 양 A에 의해 표현되고, 복귀 광(110)의 광선에 의해 샘플 내에서 횡단된 광학적 경로 길이는 양 B에 의해 표현됨으로써, 샘플 내에서 횡단된 총 광학적 경로 길이는 양 A+B에 의해 표현된다. 일부 예들에서, 그것은 양 A+B가 샘플(102)의 예상된 흡수 계수의 역과 같거나 대략 그러한 경우에 유리할 수 있으며; 부록에서 이에 대해 상세히 논의한다. 비닝된 신호들의 경우, 각각의 비닝된 신호는 광학적 경로 길이들의 각각의 범위 내의 추정된 광학적 경로 길이를 샘플(102) 내에서 횡단하는, 수집된 복귀 광(112) 내의 광선들에 대응할 수 있다. 일부 예들에서, 광학적 경로 길이의 범위들은 인접할 수 있다.
컴퓨터(122)는 광선들의 제1 서브세트에 대한 광선 세기들, 광선 위치들, 및 광선 각도들에 기초하여 샘플(102)의 물리적 속성(124)을 결정하도록 구성되는 특성화기를 포함할 수 있다. 신호들(120)은 광선 세기들, 광선 위치들, 및 광선 각도들을 컴퓨터(122)에 공급할 수 있다. 일부 예들에서, 특성화기는 샘플(102)의 물리적 속성(124)을 결정할 때 광선들의 제1 서브세트를 사용하여 제1 동작 세트를 수행하고 광선들의 제2 서브세트를 사용하여 제2 동작 세트를 수행할 수 있다. 서브세트들은 광선 선택기(이하에서 논의됨)에 의해 결정된다.
일부 예들에서, 특성화기는 하나 이상의 신호를 비어의 법칙(Beer's Law) 계산에 맞출(fit) 수 있다. 이 예들 중 일부에서, 특성화기는 비어의 법칙 계산에 기초하여 샘플(102)의 흡수율을 결정할 수 있다. 이 예들 중 일부에서, 특성화기는 샘플(102)의 흡수율을 결정할 때 상이한 가중치들을 신호들에 적용할 수 있다. 비어의 법칙은 흡수성의 또는 산란시키는 샘플을 통해 얼마나 많은 광이 투과하는지를 설명한다. 비어의 법칙에 대한 구성의 한 예는 T(λ) = exp(-L×c×a(λ))이며, 여기서 λ는 광의 파장이고, L은 광에 의해 샘플 내에서 횡단된 광학적 경로 길이이고, a(λ)는 샘플 내의 물질의 파장-의존성 흡수율이고, c는 샘플 내의 물질의 농도이며, T(λ)는 샘플을 나가는 광의 분율(fraction)이다. 비어의 법칙의 다른 적합한 구성들이 또한 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 흡수율은 광학 검사 시스템(100)으로부터의 출력량(output quantity)이다. 다른 예들에서, 출력량은 투과율 또는 복소 굴절률과 같이, 흡수율과 기능적으로 등가일 수 있다. 다른 예들에서, 흡수율은 분석물 농도 또는 다른 적합한 물리적 속성들과 같은, 샘플(102)의 하나 이상의 물리적 속성을 계산하기 위해 광학 검사 시스템(100)에 의해 내부적으로 사용되는 중간량일 수 있다.
광학 검사 시스템은 광선 선택기를 포함할 수 있다. 광선 선택기는 센서(114)에서의 수집된 복귀 광(112)으로부터, 제1 선택 기준을 충족하는 광선들의 제1 서브세트를 선택할 수 있다. 일부 예들에서, 제1 선택 기준은 샘플(102) 내에서 횡단된 경로 길이들과 같은 추정된 경로 길이들, 또는 샘플(102) 내에서 횡단된 경로 길이의 분포들과 같은 경로 길이 분포들의 제1 범위를 포함할 수 있다. 다른 예들에서, 제1 선택 기준은 샘플(102) 내의 추정된 광선 침투 깊이들의 제1 범위를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 광선 선택기(116)는 추가적으로, 수집된 복귀 광(112)으로부터, 제2 선택 기준을 충족하는 광선들의 제2 서브세트를 선택할 수 있다. 이들 예에서, 제1 및 제2 선택 기준들은 추정된 경로 길이들 또는 경로 길이 분포들의 제1 및 제2 범위들을 포함할 수 있다. 다른 예들에서, 광선 선택기(116)는 광선들의 2개 초과의 서브세트를 선택할 수 있으며, 이때 각 서브세트는 대응하는 선택 기준을 갖는다. 그러한 광선들의 서브세트들은 빈(bin)들, 또는 비닝된 광선들로 지칭될 수 있다.
일부 예들에서, 광선 선택기는 전적으로 소프트웨어에서 동작할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터(122)는 다중-픽셀 검출기(118)의 각 픽셀을, 샘플 내에서 횡단된 대응하는 광학적 경로로 매핑하는 룩업테이블을 포함할 수 있다. 샘플 내의 대응하는 광학적 경로는 샘플(102)에서의, 또는 샘플(102) 또는 그 근처의 적합한 종방향 위치에서의, 광선 위치 및 광선 각도를 포함할 수 있다. 이러한 룩업테이블은 조명기/수집기(104) 조립체의 기하학적 구조를 통해 그리고 샘플(102)과 센서(114) 사이의 임의의 추가적인 요소들을 통해 광선들을 추적함으로써 준비될 수 있다. 이러한 광선 추적은 한 번 수행될 수 있으며, 이때 결과들은 룩업 테이블에 저장되고 컴퓨터(122)에 의해 액세스가능하다. 룩업테이블로부터, 컴퓨터(122)는 검출기 픽셀들을 빈들로 그룹화할 수 있으며, 이때 각각의 빈은 샘플(102) 내에서 횡단된 광학적 경로 길이들의 특정된 범위에 대응한다. 일부 예들에서, 광선 선택기는 검출기(118)의 대응하는 픽셀들로부터 신호들을 수신하고, 신호들의 제1 서브세트를 평균하여 제1 비닝된 신호를 형성하고, 신호들의 제2 서브세트를 평균하여 제2 비닝된 신호를 형성하고, 신호들의 추가적인 서브세트들을 평균하여 추가적인 비닝된 신호들을 형성할 수 있다. 일부 예들에서, 컴퓨터(122)는 다중-픽셀 검출기(118)로부터의 신호들을 비닝된 신호들로 집합화하도록 구성되며, 이때 각각의 비닝된 신호는 광학적 경로 길이들의 각각의 범위 내의 추정된 광학적 경로 길이를 샘플 내에서 횡단하는, 수집된 복귀 광 내의 광선들에 대응한다. 이 예들 중 일부에서, 광학적 경로 길이의 범위들은 서로 인접할 수 있다.
다른 예들에서, 광선 선택기는 적어도 부분적으로 하드웨어에서 동작할 수 있다. 이 예들의 경우, 비닝의 적어도 일부는 하드웨어 레벨에서 발생할 수 있다. 예를 들어, 검출기에서의 픽셀들의 그리드를 사용하는 대신에, 검출기 영역은 그 대신에 앞서 논의된 빈들에 대응하는 형상들로 분할될 수 있다. 이 예에서, 각각의 검출기 영역은 광학적 경로 길이들의 특정된 범위 내의 광학적 경로 길이를 샘플 내에서 횡단하는 광선들을 수신할 수 있다. 이 예들 중 일부에서, 각각의 검출기 영역은 각각의 신호(120)를 생성할 수 있으며, 이것은 컴퓨터(122)로 보내진다. 일부 예들에서, 광선 선택기는 센서의 제1 및 제2 픽셀들을 포함할 수 있으며, 여기서 제1 및 제2 픽셀들은 광선들의 제1 및 제2 서브세트들 내의 광선들에 대한 광선 세기들을 측정하도록 형상화되고 크기가 정해진다. 이 예들에 대해, 제1 및 제2 픽셀들은 각각 제1 및 제2 비닝된 신호들을 출력할 수 있다. 다른 예로서, 검출기는 픽셀들의 그리드를 사용할 수 있고, 각각의 픽셀은 자신의 신호를 생성할 수 있지만, 신호들은 컴퓨터(122)에의 전달 이전에 하드웨어에서 조합된다.
또 다른 예들에서, 광선 선택기는 소프트웨어 및 하드웨어의 조합으로 동작할 수 있으며, 이때 비닝 중 일부는 센서(114)에서 그리고/또는 신호 레벨에서 발생하고, 비닝 중 일부는 컴퓨터(122)에서 발생한다.
검출기(118)에서의 각 위치에 대해, 샘플 내에서 횡단된 대응하는 추정된 광학적 경로를 계산하는 것이 가능할 수 있다. 그러나, 계산의 신뢰성은 검출기에서의 위치에 따라 다를 수 있다. 단일 산란 이벤트(아래에서 상세히 논의됨)와 연관된 기하학적 구조와 같은 일부 기하학적 구조들의 경우, 계산은 상대적으로 신뢰성이 있을 수 있다.
일부 예들에서, 광학 검사 시스템(100)은 신뢰성에 대한 특정된 임계치를 설정할 수 있다. 임계치를 초과하는 검출기 위치들로부터의 신호들은 후속 계산들에서 사용될 수 있고, 임계치 미만의 검출기 위치들로부터의 신호들은 후속 계산들에서의 사용으로부터 배제될 수 있다. 이 예들 중 일부의 경우, 광학 검사 시스템(100)은 마이크로렌즈 어레이(116)와 다중-픽셀 검출기(118) 사이에 위치된 선택적 마스크(126)를 포함할 수 있다. 마스크(126)는, 광학 검사 시스템(100)이 샘플 내에서 횡단된 광학적 경로 길이를 신뢰성 있게 결정할 수 없는 광선들을 차단할 수 있다. 일부 예들에서, 마스크(126)는 다중-픽셀 검출기(118)에 바로 인접하거나, 그와 접촉하거나, 또는 그 위에 침착될 수 있다. 마스크(126)는 수집된 복귀 광(112) 내의 특정된 광선들을 차단하는 적어도 하나의 차단 부분을 포함할 수 있다. 마스크(126)는 다중-픽셀 검출기(124) 상의 특정 픽셀들을 차단할 수 있다. 일부 예들에서, 마스크(126)는 시간에 대하여 정지되어 있다. 예를 들어, 마스크(126)는 광학 표면 상의 코팅으로서 형성될 수 있으며, 코팅은 시간이 지남에 따라 변하지 않는 반사성, 투과성 및/또는 흡수성 부분들을 포함한다. 다른 예들에서, 마스크(126)는 시간이 지남에 따라 재구성 가능할 수 있다. 예를 들어, 마스크(126)는 수집된 복귀 광(112)의 부분들을 검출기(118)를 향해 또는 검출기(118)로부터 멀어지도록 선택적으로 지향시킬 수 있는 마이크로미러들의 어레이와 같은 재구성 가능한 패널로서 형성될 수 있으며, 필요에 따라 어느 부분들이 검출기(118)를 향해 지향되거나 검출기(118)로부터 멀어지도록 지향되는지를 변화시킬 수 있다. 대안적으로, 임계화는 컴퓨터(122)와 조합하여 또는 전적으로 소프트웨어에서 컴퓨터(122)에 의해 수행될 수 있다.
일부 예들에서, 단일 임계 값을 사용하기보다는, 광학 검사 시스템(100)은 비닝된 신호들에 상대적 가중치들을 할당할 수 있다. 각각의 가중치는, 샘플(102) 내의 광학적 경로 길이들이 동일하거나, 또는 대응하는 빈 내의 모든 광선들에 대한 특정된 범위 내에 있다는 신뢰도 수준을 나타낼 수 있다. 일부 예들에서, 상대적 가중치는 비닝된 신호에 대한 각각의 광학적 경로 길이들의 추정된 분포의 폭에 역으로 변화한다. 이 예들에서, 역이라는 용어는 수학적으로 비례 관계를 요구하지 않고, 상대적 가중치와 분포 폭 사이의 단순 관계를 나타내도록 의도된다. 예를 들어, 추정된 분포의 폭이 감소함에 따라, 상대적 가중치는 증가할 수 있다. 다른 예로서, 추정된 분포의 폭이 증가함에 따라, 상대적 가중치는 감소할 수 있다. 일부 예들에서, 대응하는 광선들 각각은, 조명기/수집기 조립체(104)를 통해 역추적될 때, 입사광 내의 대응하는 입사광선으로부터 각각의 거리를 두고 통과하고, 상대적 가중치는 각각의 거리에 역으로 변화한다. 일부 예들에서, 각각의 비닝된 신호의 가중치는, 비닝된 신호를 생성했던 광이 샘플 내의 단일 산란 이벤트로부터 유래했을 확률에 대응한다. 도 2 내지 도 7 및 첨부된 아래의 논의는 단일 산란 이벤트의 기하학적 구조를 다룬다.
컴퓨터(122)는 하드웨어, 펌웨어 및 소프트웨어를 포함하는 컴퓨터 시스템에 포함될 수 있다. 전기 신호들을 비닝하는 것, 비닝된 전기 신호들에 상대적 가중치를 할당하는 것, 물리적 속성을 결정하는 것뿐만 아니라, 광선 추적 및 특성화와 같은 일부 중간 계산 작업들은 소프트웨어에서 실행되거나, 또는 광선 추적 및 특성화가 하드웨어 내에 하드-와이어되어(hard-wired) 있는 디지털 전자 하드웨어에서 실행될 수 있으며; 이 문헌의 목적 상, 그러한 하드-와이어된 디지털 전자 하드웨어는 광선 추적 소프트웨어 및/또는 특성화기를 실행하는 것으로 여겨진다. 또한, 예들은 본 명세서에 설명된 동작들을 수행하기 위해 적어도 하나의 프로세서에 의해 판독되고 실행될 수 있는, 컴퓨터 판독가능 저장 디바이스 상에 저장된 명령어들로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 저장 디바이스는 기계(예를 들어, 컴퓨터)에 의해 판독가능한 형태로 정보를 저장하기 위한 임의의 비일시적 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 판독가능 저장 디바이스는 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 자기 디스크 저장 매체, 광학 저장 매체, 플래시 메모리 디바이스, 및 다른 저장 디바이스 및 매체를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 컴퓨터 시스템들은 네트워크에 선택적으로 연결된 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있으며, 컴퓨터 판독가능 저장 디바이스 상에 저장된 명령어들로 구성될 수 있다.
도 2 내지 도 7은 샘플 내의 단일 산란 이벤트와 연관된 특정 기하학적 구조를 다룬다. 이러한 기하학적 구조를 만족시키는 광선들의 경우, 샘플 내에서 횡단된 광학적 경로는 상대적으로 높은 신뢰도를 갖는 것으로 결정될 수 있다. 단일 산란 이벤트 기하학적 구조를 상세히 조사하는 것이 바람직하다.
도 2는 일부 실시예들에 따른, 광학 검사 시스템(200)의 예에서의 입사 광학적 경로의 일부를 도시한다. 광원(204)으로부터의 입사광(208)은, 선택적으로 미러에 의해 방향전환되어, 조명기/수집기 조립체(206)의 동공의 중심 부분에 부딪히고, 조명기/수집기 조립체(206)의 중심 축(210)과 대체로 일치하게 샘플(202) 내에서 전파한다. 입사광(208)은 도 2에서, 3개의 산란 이벤트(212A, 212B, 212C)를 통과하는 것으로서 도시된다. 실제로, 산란 이벤트들(212A, 212B, 212C) 각각은 입사광(208)의 분율을 각각의 방향전환된 광선으로 방향전환시킬 수 있으며, 이때 나머지 분율은 중심 축(210)을 따라 조명기/수집기 조립체(206)로부터 멀리 계속해서 전파한다. 도 2의 구성 및 3개의 개별 산란 이벤트의 사용은 하나의 예시일 뿐이며 다른 구성들도 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 입사 광학적 경로가 반드시 광축과 일치할 필요는 없다는 것을 이해할 것이다.
도 3은 일부 실시예들에 따른, 광학 검사 시스템의 예에서의 복귀 광학적 경로의 일부를 도시한다. 도 3에서 300 내지 312로 번호가 부여된 요소들은 도 2에서의 유사하게 번호가 부여된 요소들(200 내지 212)과 구조 및 기능에서 동일하다. 광선들(314A, 314B, 314C)은 각각의 산란 이벤트들(312A, 312B, 312C)로부터 발생한다. 조명기/수집기(306)는 광선들(314A, 314B, 314C)을 수집하고 방향전환시켜 복귀 광선들(316A, 316B, 316C)을 형성한다.
도 4a, 도 4b, 및 도 4c는 일부 실시예들에 따른, 도 3의 복귀 광학적 경로 내의 3개 광선의 개별적 도면들이다. 광선들(416A, 416B, 416C)은 조명기/수집기 조립체(406)의 중심 축(410)을 따르는 점들로부터 유래하기 때문에, 광선들(416A, 416B, 416C)은 각각의 평면들(418A, 418B, 418C) 내에서 전파하며, 평면들 모두는 조명기/수집기 조립체(406)의 중심 축(410)을 포함한다.
도 5는 일부 실시예들에 따른, 조명기/수집기 조립체(506)로부터, 마이크로렌즈들(522)의 어레이(520)로, 검출기(528)로 추적되는 도 4a, 도 4b, 및 도 4c의 광선들을 도시한다. 검출기(528)는 마이크로렌즈들(522)의 어레이(520)와 일대일 대응으로 복수의 구역(530)을 포함할 수 있다. 각각의 구역(530)은 각각의 마이크로렌즈(522)의 중심(524)에 대응하는 중심(532)을 가질 수 있다. 마이크로렌즈들(522)의 어레이(520)는 광선들(516A, 516B, 516C)을 방향전환시켜 광선들(526A, 526B, 526C)을 형성하며, 이것들은 위치들(534A, 534B, 534C)에서 검출기(528)에 부딪힌다.
도 6은 일부 실시예들에 따른, 도 5로부터의 검출기(628)의 단부도를 도시한다. 각각의 구역(630)은 각각의 영역(636)을 포함할 수 있으며, 각각의 영역(636)에서 샘플로부터 샤크-하트만 센서로 전파하는 광선들은 조명기/수집기 조립체의 중심 축을 포함하는 평면에서 전파한다. 영역들(636)은 선형일 수 있고, 조명기/수집기 조립체의 중심 축 또는 검출기(628)의 중심(638)에 대해 방사상으로 배향될 수 있고, 각각의 구역(630)의 중심(632)을 포함할 수 있다. 광선들(526A, 526B, 526C)(도 5)은 각각의 위치들(634A, 634B, 634C)에서 검출기(628)에 부딪힌다. 마이크로렌즈들의 어레이가 조명기/수집기의 푸리에 평면, 또는 전방 초점면에 위치하도록 샤크-하트만 센서가 위치되는 경우, 구역 중심(632)으로부터의 거리는 광선들(516A, 516B, 516C)(도 5)의 전파 각도에 비례할(또는 거의 비례하거나, 1:1 대응으로 관련될) 수 있다. 다른 가능한 배열들은 광학 검사 시스템의 중심 축과 일치하지 않는 방향으로 전파하는 입력 광을 포함한다.
입사광이 약간 더 큰 풋프린트를 가지며 중심 축을 포함할 수 있는 영역에 걸쳐 연장되는 대안적 구성에서, 광선들은 조명기/수집기 조립체를 통해 역추적될 수 있고, 입사광 내의 대응하는 입사광선들과 교차할 수 있다. 이 구성들 중 일부의 경우, 입사광은 샘플링 계면에서 일정한 범위의 전파 각도들을 가질 수 있으며, 범위는 20도 이하 또는 바람직하게는 10도 이하의 각도 폭을 가질 수 있다. 각도 범위가 증가함에 따라, 샘플 내에서 횡단된 광학적 경로 길이를 정확하게 결정하는 것이 더욱 어려워진다.
조명기/수집기 조립체의 중심 축을 포함하는 평면에 있는(또는 충분히 근처에 있는) 광선들의 경우, 광선 경로들은 샘플 내에서 횡단된 각각의 광학적 경로 길이들을 계산하는 데 사용될 수 있다. 광선 세기들은 광학적 경로 길이들과 상관될 수 있다. 상관관계는 흡수율, 투과율, 굴절률 등과 같은, 샘플의 물리적 속성을 결정하는 데 사용될 수 있다. 상기 평면들에(또는 충분히 그 근처에) 있지 않은 다른 광선들의 경우, 광학적 경로 길이들은 쉽게 계산될 수 없다.
310(도 3) 또는 410(도 4)과 같은, 수집된 복귀 광 내의 특정 광선의 전파 각도 및 위치는, 특정 광선이 중심 축(또는, 대안적으로, 입사 광학적 경로의 방향)을 포함하는 평면에 있는지 여부를 결정할 수 있다. 광선의 전파 각도 및 위치가 광선이 상기 평면들 중 하나에 있다는 것을 나타내는 경우, 광선으로부터의 기여는 상대적으로 무겁게 가중되어, 샘플의 물리적 속성을 계산하는 데 다운스트림으로 사용될 수 있다. 광선의 전파 각도 및 위치가 광선이 상기 평면들 중 하나에 있지 않은 것을 나타내는 경우, 특정 광선으로부터의 기여는 상대적으로 가볍게 가중되어, 샘플의 물리적 속성을 계산하는 데 다운스트림으로 사용될 수 있다.
특정 광선이 중심 축을 포함하는 평면에 있는지 여부를 결정하는 하나의 방법은, 조명기/수집기 조립체를 통해 샘플로 역방향으로 광선을 추적하는 것이다. 추적된 광선이 중심 축으로부터 최소 거리에 있는, 특정한 종방향 위치가 있을 것이다. 각각의 추적된 광선에 대한 이러한 최소 거리는 상대적 가중치와 같은 가중치를 결정하는 데 사용될 수 있으며, 이것은 추적된 광선에 의해 샘플에서 횡단된 광학적 경로 길이를 얼마나 신뢰성 있게 결정할 수 있는지를 나타낸다. 추적된 광선이 중심 축과 교차하는 경우, 최소 거리가 0이고, 가중 인자는 그것의 최대 값이 될 수 있다. 추적된 광선이 중심 축에 상대적으로 근접해 오는 경우, 가중 인자는 상대적으로 높을 수 있다. 추적된 광선이 중심 축으로부터 상대적으로 멀리 통과하는 경우, 가중 인자는 상대적으로 낮을 수 있다. 일부 예들에서, 추적된 광선에 대한 가중 인자는 추적된 광선과 중심 축 사이의 최소 거리에 역으로 변화할 수 있다.
일부 예들에서, 식별된 영역에 부딪히는 광선에 대해 샘플 내에서 횡단된 추정된 광학적 경로 길이를 신뢰성 있게 결정하는 것이 어려울 수 있는 하나 이상의 검출기 영역을 식별하는 것은 유익할 수 있다. 예를 들어, 식별된 영역 또는 영역들은, 추정된 광학적 경로 길이의 신뢰도 수준이 임계 값 미만으로 떨어지는 하나 이상의 검출기 영역에 대응할 수 있다. 식별된 검출기 영역들을 결정하기 위한 다른 적합한 방법들이 또한 사용될 수 있다.
일부 예들에서, 샘플의 물리적 속성을 결정할 때, 하나 이상의 식별된 검출기 영역에서의 광선들은 식별된 검출기 영역들의 외부에 있는 광선들보다 가볍게 가중될 수 있다. 예를 들어, 각각의 검출기 픽셀, 또는 검출기 픽셀들의 적합한 그룹에는 상대적 가중치가 할당될 수 있다. 일부 예들에서, 상대적 가중치는, 샘플 내의 광학적 경로 길이들이 동일하다는 신뢰도 수준을 나타낼 수 있다. 일부 예들에서, 상대적 가중치는, 광학적 경로 길이들이 유사하거나, 거의 동일하거나, 또는 각각의 빈에 포함된 모든 광선들에 대한 샘플 내에서 횡단된 평균 광학적 경로 길이의 특정된 퍼센티지 이내인 폭을 갖는 범위에 걸쳐 있다는 신뢰도 수준을 나타낼 수 있다. 다른 예들에서, 상대적 가중치는 샘플 내의 각각의 광학적 경로 길이들의 추정된 분포의 폭에 역으로 변화할 수 있다. 또 다른 예들에서, 수집된 광 내의 각각의 광선은, 조명기/수집기 조립체를 통해 역추적될 때, 입사광 내의 대응하는 입사광선으로부터 각각의 거리를 두고 통과하고, 상대적 가중치는 각각의 거리에 역으로 변화할 수 있다. 또 다른 예들에서, 상대적 가중치는, 대응하는 광선들이 샘플 내의 단일 산란 이벤트로부터 유래된 확률에 대응할 수 있다. 다른 가중화 방식들도 가능하다.
일부 예들에서, 샘플의 물리적 속성을 결정할 때, 하나 이상의 식별된 검출기 영역에서의 광선들은 전적으로 배제될 수 있다. 이러한 배제는 극단적인 가중화로 고려될 수 있으며, 배제된 광선들에는 0의 가중치가 할당된다. 일부 예들에서, 배제는 소프트웨어에서, 예컨대 122(도 1)와 같은 컴퓨터에 의해 수행될 수 있다. 다른 예들에서, 배제는 전적으로 하드웨어에서, 예컨대 126(도 1)과 같은 마스크를 이용해 수행될 수 있다.
도 7은 일부 실시예들에 따른, 샤크-하트만 센서 내의 도 6의 검출기에 근접하게 배치된 마스크(700)의 예의 단부도를 도시한다. 마스크(700)는 부분들(1002)을 차단하고 부분들(1004)을 검출기에 투과시킨다. 도 7의 예에서, 마스크(700)는, 조명기/수집기 조립체를 통해 역방향으로 추적될 때, 조명기/수집기 조립체의 중심 축의 임계 거리 내에서 통과하는 광선들만을 통과시킨다. 이 예의 경우, 2개의 빈이 있다. 투과된 부분(704) 내에 속하는 광선들에 대응하는 하나의 빈은, 샘플의 물리적 속성을 계산하는 데 사용된다. 이 빈은 100%의 상대적 가중치, 또는 다른 적합한 측정치를 가질 수 있다. 차단된 부분(702) 내에 속하는 광선들에 대응하는 다른 빈은, 샘플의 물리적 속성을 계산하는 데 사용되지 않는다. 이 빈은 0%의 상대적 가중치, 또는 다른 적합한 측정치를 가질 수 있다.
도 7의 예에서, 검출기는 직사각형 패턴으로 배열된 픽셀들을 구비한 다중-픽셀 검출기일 수 있으며, 각각의 픽셀은 대응하는 전기 신호를 생성한다. 대안적으로, 검출기는 임의의 적합한 크기들 및 형상들을 갖는 영역들을 구비한 다중-요소 검출기일 수 있으며, 각각의 영역은 대응하는 전기 신호를 생성한다. 추가적인 대안으로서, 검출기는 단일 전기 신호를 생성하는 단일-요소 검출기일 수 있다.
도 8은 일부 실시예들에 따른, 샘플을 광학적으로 특성화하기 위한 방법(800)의 예의 흐름도를 도시한다. 방법(800)은 100(도 1)과 같은 광학 검사 시스템 상에서 실행될 수 있다. 방법(800)은 하나의 예시일 뿐이며; 샘플을 광학적으로 검사하기 위한 다른 적합한 방법들이 또한 사용될 수 있다.
802에서, 방법(800)은 입사광으로 샘플을 조명한다. 804에서, 방법(800)은 샘플로부터 복귀하는 복귀 광을 수집하여 수집된 복귀 광을 형성한다. 806에서, 방법(800)은 수집된 복귀 광에 대한 광선 위치 및 광선 각도의 함수로서 광선 세기들을 측정한다. 808에서, 방법(800)은 전기 신호들의 적어도 일부를 복수의 비닝된 신호로 집합화한다. 빈들로의 집합화는 전적으로 소프트웨어에서, 전적으로 하드웨어에서, 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합으로 수행될 수 있다. 810에서, 방법(800)은 비닝된 신호들에 기초하여 샘플의 물리적 속성을 결정한다. 일부 예들에서, 각각의 비닝된 신호는 광학적 경로 길이들의 각각의 범위 내의 추정된 광학적 경로 길이를 샘플 내에서 횡단하는, 수집된 복귀 광 내의 광선들에 대응할 수 있다. 일부 예들에서, 방법(800)은 비닝된 신호들을 비어의 법칙 계산에 맞추는 단계; 및 비어의 법칙 계산에 기초하여 샘플의 흡수율을 결정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
부록
인간의 조직과 같은 특정 유형의 샘플의 광학적 속성들은 샘플에 따라 다를 수 있지만, 종종 수치들의 명확한(well-defined) 범위에 속한다. 예를 들어, 특정 샘플의 산란 계수는 전형적으로 산란 계수들의 특정 범위 내에 속하며, 범위는 특정 샘플과 동일한 유형의 샘플들의 모집단에 대한 산란 계수의 값들의 분포를 나타낼 수 있다. 범위는 예상된 산란 계수와 같은, 소위 예상 값을 중심으로 할 수 있다. 일부 예들에서, 예상 값들은, 대부분의 실제 측정된 값들이 예상 값에 상대적으로 근접하지만 그와는 상이할 것이라는 예상으로, 광학 검사 시스템을 위한 기하학적 구조를 설계할 때 사용될 수 있다.
샘플을 통해 전파하는 광이 그것이 전파함에 따라 샘플에 의해 산란되고/되거나 흡수되게 하는, 특정 유형의 불투명한 샘플을 검사하도록 설계된 광학 검사 시스템에서, 샘플의 산란 및/또는 흡수의 양은 광학 검사 시스템의 검출기에 도달하는 광의 양에 영향을 미칠 수 있다. 다시 말하면, 산란 및/또는 흡수 계수의 샘플 간 변동은 검출기에 도달하는 광 출력(optical power)의 샘플 간 변동을 생성할 수 있다. 이러한 샘플 간 변동은 바람직하지 않을 수 있고, 검출기의 전체 동적 범위를 충분히 이용할 수 없다. 산란 계수의 샘플 간 변동에 대한 검출된 광 출력의 감소된 민감도를 갖는 광학 검사 시스템을 설계하는 것이 가능하다.
광학 검사 시스템의 분석 모델은, 광선이 입력 지점에서 샘플에 들어가고, 산란 위치에서 한 번 산란되고, 산란 위치에서 한 번만 방향을 변경하고, 출력 지점에서 샘플을 나가는 것을 가정할 수 있다. 입력 지점으로부터 산란 위치로 전파할 시, 입력 빔은 인자 exp[-A(μs+μa)]에 의해 감쇠되며, 여기서 양들 μs 및 μa는 각각 샘플의 산란 및 흡수 계수들이고, 양 A는 입력 지점과 산란 위치 사이의 광학적 경로 길이이다. 산란 위치에서, 나머지 입력 빔의 분율 γμs는 출력을 향해 산란되며, 여기서 인자 γ는 산란 위상 함수를 고려한다. 출력 위치를 향해 산란된 광은 샘플을 나가기 전에 양 exp[-B(μs+μa)]에 의해 추가로 감쇠되며, 여기서 양 B는 산란 위치와 출력 지점 사이의 광학적 경로 길이이다. 출력 위치에서 샘플을 나가는 광 출력의 분율을, 입력 위치에서 샘플에 들어가는 광 출력으로 나누는 것은, 양 γμs exp[-L(μs+μa)]에 의해 주어지며, 여기서 양 L은 양 A+B와 같고, 샘플 내에서 횡단된 총 광학적 경로 길이이다.
샘플을 나가는 광 출력의 분율은, 그것의 미분이 0과 같을 때, 예를 들어, 샘플 내에서 횡단된 총 광학적 경로 길이(L)가 샘플의 산란 계수의 역 1/μs와 동일할 때, 상대적으로 둔감하다. L = 1/μs일 때, 검출기에 도달하는 광 출력은 최대화되며, 이는 유익하고, 산란의 양에서의 샘플 간 변동들에 상대적으로 둔감하며, 이것 또한 유익하다.
이러한 상대적 둔감성을 활용하기 위해, 광학 검사 시스템은, 샘플 내에서 횡단된 총 광학적 경로 길이가 샘플의 예상된 산란 계수의 역과 같을 수 있거나 그것에 상대적으로 근접할 수 있도록, 설계될 수 있다. 예를 들어, 샘플 내에서 횡단된 총 광학적 경로 길이는 샘플의 예상된 산란 계수의 역의 0.1% 이내, 1% 이내, 10% 이내, 또는 50% 이내일 수 있다. 다른 적합한 값들이 또한 사용될 수 있다. 예상된 산란 계수는 인간의 조직과 같은 특정 샘플과 동일한 유형의 샘플들의 모집단에 대한 산란 계수의 값들의 분포를 나타낼 수 있다.
위의 분석은 샘플 내의 단일 산란 이벤트를 가정한다. 검출기 요소가 대체로 단일의 높은-각도의 산란 이벤트에 기인한 광을 수신하는 기하학적 구조들의 경우, 상기 분석은 또한 다수의 산란 이벤트들 및 한정된 위치 및 각도 분해능들에 적용된다. 상기 분석은 또한 좁은 시준된 입력 및 각도적으로-제약된 출력을 갖는 공초점형 검출에 적용될 수 있다.
위의 상세한 설명 및 부록은 예시적인 것이며, 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 예를 들면, 전술한 예들(또는 그것의 하나 이상의 양태)은 서로 조합하여 사용될 수 있다. 다른 실시예들은 상기 설명을 검토할 때 예컨대 통상의 기술자에 의해 사용될 수 있다. 요약은 독자가 신속하게 기술적 개시내용의 특성을 확인할 수 있도록 제공된다. 그것은 청구범위의 범주 또는 의미를 해석하거나 제한하는 데 사용되지 않을 것이라는 이해와 함께 제출된다. 또한, 위의 상세한 설명에서, 다양한 특징들은 개시내용을 간소화하기 위해 함께 그룹화될 수 있다. 이것은 청구되지 않은 개시된 특징이 임의의 청구항에 필수적이라고 의도하는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 발명의 요지는 특정한 개시된 실시예의 모든 특징들보다 적은 특징들에 있을 수 있다. 따라서, 다음의 청구범위는 이로써 예들 또는 실시예들로서 상세한 설명에 포함되며, 각각의 청구항은 개별 실시예로서 독립적으로 존재하고, 이러한 실시예들은 다양한 조합들 또는 순열들로 서로 조합될 수 있다는 것이 고려된다. 본 발명의 범주는 첨부된 청구범위를 참조하여, 이러한 청구범위의 권리를 갖는 등가물들의 전체 범주와 함께 결정되어야 한다.

Claims (20)

  1. 샘플을 광학적으로 특성화하기 위한 광학 검사 시스템으로서,
    상기 샘플에 복수의 입사광 광선들을 전달하고 상기 샘플로부터 복귀하는 복수의 복귀 광 광선들을 수집하여 수집된 복귀 광들을 형성하도록 구성된 조명기/수집기 조립체;
    복수의 존들을 포함하는 센서 - 상기 복수의 존들의 각 존은 상기 수집된 복수의 복귀 광 광선들 각각에 대한 광선 위치 및 광선 각도의 함수로서 광선 세기를 측정함 -;
    상기 센서에서의 상기 수집된 복수의 복귀 광 광선들로부터, 제1 선택 기준을 충족하는 광 광선들의 제1 서브세트를 선택하도록 구성된 광선 선택기; 및
    상기 광선들의 제1 서브세트에 대한 상기 광선 세기들, 광선 위치들, 및 광선 각도들에 기초하여 상기 샘플의 물리적 속성을 결정하도록 구성된 특성화기(characterizer)를 포함하는 컴퓨터를 포함하는, 광학 검사 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 선택 기준은 상기 샘플 내에서 횡단된 추정된 경로 길이들의 제1 범위, 상기 샘플 내에서 횡단된 경로 길이 분포들의 제1 범위, 또는 상기 샘플 내에서 횡단된 추정된 광선 침투 깊이들의 제1 범위를 포함하는, 광학 검사 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광선 선택기는 상기 수집된 복귀 광 광선들로부터, 제2 선택 기준을 충족하는 광 광선들의 제2 서브세트를 선택하도록 추가로 구성되고;
    상기 특성화기는 상기 광 광선들의 제1 서브세트 및 상기 광 광선들의 제2 서브세트에 대한 상기 광선 세기들, 광선 위치들, 및 광선 각도들에 기초하여 상기 물리적 속성을 결정하도록 구성되는, 광학 검사 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 선택 기준은 추정된 경로 길이들 또는 경로 길이 분포들의 제1 범위를 포함하고, 상기 제2 선택 기준은 추정된 경로 길이들 또는 경로 길이 분포들의 제2 범위를 포함하는, 광학 검사 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 선택 기준은 광학적 경로 길이들의 제1 범위 내의 추정된 광학적 경로 길이를 상기 샘플 내에서 횡단하는 것을 포함하고,
    상기 제2 선택 기준은 광학적 경로 길이들의 제2 범위 내의 추정된 광학적 경로 길이를 상기 샘플 내에서 횡단하는 것을 포함하며,
    상기 광학적 경로 길이들의 제2 범위는 상기 광학적 경로 길이들의 제1 범위와 중첩하지 않는, 광학 검사 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광 광선들의 제1 서브세트에 대한 상기 광선 세기들은 제1 비닝된 신호(binned signal)로 집합화되고(aggregated),
    상기 광 광선들의 제2 서브세트에 대한 상기 광선 세기들은 제2 비닝된 신호로 집합화되고,
    상기 특성화기는 상기 제1 비닝된 신호 및 상기 제2 비닝된 신호에 기초하여 상기 샘플의 상기 물리적 속성을 결정하는, 광학 검사 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 광선 선택기는 상기 센서의 제1 픽셀들 및 상기 센서의 제2 픽셀들을 포함하며, 상기 제1 픽셀들 및 상기 제2 픽셀들은 각각 상기 광 광선들의 제1 서브세트 및 상기 광 광선들의 제2 서브세트 내의 광 광선들에 대한 상기 광선 세기들을 측정하도록 구성된 형상 및 크기를 각각 갖고,
    상기 제1 픽셀들 및 상기 제2 픽셀들은 상기 제1 비닝된 신호 및 상기 제2 비닝된 신호를 각각 출력하도록 구성되는, 광학 검사 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 상기 광선 선택기는,
    상기 센서의 대응하는 픽셀들로부터 신호들을 수신하고,
    상기 신호들의 제1 서브세트를 평균하여 상기 제1 비닝된 신호를 형성하고,
    상기 신호들의 제2 서브세트를 평균하여 상기 제2 비닝된 신호를 형성하도록 추가로 구성되는, 광학 검사 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 신호들의 상기 제1 서브세트 및 상기 신호들의 상기 제2 서브세트는 하드웨어에서 평균되는, 광학 검사 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 상기 신호들의 상기 제1 서브세트 및 상기 신호들의 상기 제2 서브세트는 소프트웨어에서 평균되는, 광학 검사 시스템.
  11. 제6항에 있어서, 상기 특성화기는,
    상기 제1 비닝된 신호 및 상기 제2 비닝된 신호를 비어의 법칙(Beer's Law) 계산에 맞추고(fit),
    상기 비어의 법칙 계산에 기초하여 상기 샘플의 흡수율을 결정하도록 추가로 구성되는, 광학 검사 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 특성화기는 상기 샘플의 상기 흡수율을 결정할 때 상기 제1 비닝된 신호 및 상기 제2 비닝된 신호를 상이하게 가중화하는, 광학 검사 시스템.
  13. 제3항에 있어서, 상기 컴퓨터는 상기 샘플의 상기 물리적 속성을 결정할 때 상기 광 광선들의 제1 서브세트를 사용하여 제1 동작 세트를 수행하고 상기 광 광선들의 제2 서브세트를 사용하여 제2 동작 세트를 수행하도록 구성되는, 광학 검사 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 상기 센서는 복수의 마이크로렌즈 및 상기 복수의 마이크로렌즈의 초점면에 위치된 검출기를 포함하는, 광학 검사 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 복수의 마이크로렌즈와 상기 검출기 사이에 배치된 마스크를 추가로 포함하며, 상기 마스크는 상기 수집된 복귀 광 광선들 내의 특정된 광 광선들을 차단하도록 구성된 적어도 하나의 차단 부분을 포함하는, 광학 검사 시스템.
  16. 제1항에 있어서, 상기 컴퓨터는,
    상기 광선 세기들을 비닝된 신호들로 집합화하도록 구성되며, 각각의 비닝된 신호는 광학적 경로 길이들의 각각의 범위 내의 추정된 광학적 경로 길이를 상기 샘플 내에서 횡단하는, 상기 수집된 복귀 광 광선들 내의 광 광선들에 대응하고,
    상기 특성화기는 상기 비닝된 신호들에 기초하여 상기 샘플의 상기 물리적 속성을 결정하도록 추가로 구성되는, 광학 검사 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 컴퓨터는,
    상기 비닝된 신호들을 비어의 법칙 계산에 맞추고;
    상기 비어의 법칙 계산에 기초하여 상기 샘플의 흡수율을 결정하도록 추가로 구성되는, 광학 검사 시스템.
  18. 샘플을 광학적으로 특성화하기 위한 방법으로서,
    조명기를 사용하여 입사광으로 상기 샘플을 조명하는 단계;
    상기 샘플로부터 복귀하는 복수의 복귀 광 광선을 수집하여 수집된 복귀 광을 형성하는 단계;
    센서를 사용하여 상기 수집된 복수의 복귀 광 광선에 대한 광선 위치 및 광선 각도의 함수로서 광선 세기들을 측정하는 단계;
    상기 광선 세기들 중 적어도 일부를 복수의 비닝된 신호로 집합화하는 단계; 및
    상기 복수의 비닝된 신호들에 기초하여 상기 샘플의 물리적 속성을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 각각의 비닝된 신호는 광학적 경로 길이들의 각각의 범위 내의 추정된 광학적 경로 길이를 상기 샘플 내에서 횡단하는, 상기 수집된 복귀 광 내의 광선들에 대응하는, 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 비닝된 신호들을 비어의 법칙 계산에 맞추는 단계; 및
    상기 비어의 법칙 계산에 기초하여 상기 샘플의 흡수율을 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
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