KR102093108B1 - 표면 피처들 맵핑 - Google Patents

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시게이트 테크놀로지 엘엘씨
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Abstract

본원에서는, 물품의 표면상에 광자들을 방출하기 위한 광자 방출 수단, 물품의 표면에 있는 피처들로부터 산란되는 광자들을 탐지하기 위한 광자 탐지 수단; 및 물품의 표면에 있는 피처들을 맵핑하기 위한 맵핑 수단을 포함하는 장치가 제공되며, 장치는 매 100초마다 하나보다 많은 물품을 프로세싱하도록 구성된다.

Description

표면 피처들 맵핑{SURFACE FEATURES MAPPING}
[1] 본 출원은, 2012년 5월9일자로 출원된 미국 가특허 출원번호 61/644,998호를 우선권으로 청구한다.
[2] 생산 라인상에서 제조되는 물품(article)은, 물품 또는 물품을 포함하는 시스템의 성능을 경감시킬 수 있는 결함들을 포함하는 특정 피처들(features)에 대해 검사될 수 있다. 예를 들어, 하드 디스크 드라이브를 위한 하드 디스크가 생산 라인상에서 제조될 수 있으며, 디스크 또는 하드 디스크 드라이브의 성능을 경감시킬 수 있는 표면 및 표면아래(subsurface) 결함들을 포함하는 특정 표면 피처들에 대해 검사될 수 있다. 따라서, 결함들과 같은 피처들에 대해 물품들을 검사하도록 동작가능한 장치들 및 방법들은 가치가 있다.
[3] 본원에는, 물품의 표면상에 광자들(photons)을 방출하기 위한 광자 방출 수단, 물품의 표면에 있는 피처들로부터 산란되는 광자들을 탐지하기 위한 광자 탐지 수단; 및 물품의 표면에 있는 피처들을 맵핑하기 위한 맵핑 수단을 포함하는 장치가 제공되며, 장치는, 매 100초마다 하나보다 많은 물품을 처리하도록 구성된다.
[4] 본 발명에 대한 이들 및 다른 특징들 및 양상들은, 하기 도면들, 상세한 설명, 및 첨부된 청구항들을 참조로 더 잘 이해될 수 있다.
[5] 도 1은, 일 실시예에 따른, 물품들의 표면 피처들의 탐지를 예시하는 개략도를 제공한다.
[6] 도 2는, 일 실시예에 따른, 물품의 표면 피처로부터 산란되는 광자를 예시하는 개략도를 제공한다.
[7] 도 3은, 일 실시예에 따른, 물품의 표면 피처로부터, 광학 컴포넌트를 통해, 그리고 광자 탐지기 어레이 상에 산란되는 광자들을 예시하는 개략도를 제공한다.
[8] 도 4는, 일 실시예에 따른, 물품의 표면 피처들에 대한 맵의 이미지를 제공한다.
[9] 도 5는 도 4에 제공된 표면 피처들에 대한 맵의 클로즈-업(close-up) 이미지를 제공한다.
[10] 도 6a(상단)는 도 5에 제공된 맵으로부터의 표면 피처의 클로즈-업 이미지를 제공하며, 도 6a(하단)는 표면 피처의 광자 산란 세기 분포를 제공한다.
[11] 도 6b(상단)는 도 6a로부터의 표면 피처의 픽셀-보간(pixel-interpolated) 이미지를 제공하며, 도 6b(하단)는 표면 피처의 픽셀-보간 광자 산란 세기 분포를 제공한다.
[12] 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하기 전에, 본원에 설명되는 그리고/또는 예시되는 특정 실시예들에서의 엘리먼트들은 변할 수 있기 때문에, 본 발명이 이러한 실시예들로 제한되지 않는다는 것을, 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자들은 이해해야 한다. 마찬가지로, 본원에 설명되는 그리고/또는 예시되는 특정 실시예는, 특정 실시예로부터 쉽게 분리되며, 선택적으로, 본원에 설명되는 몇몇 다른 실시예들 중 임의의 실시예에서의 엘리먼트들로 치환되거나 또는 몇몇 다른 실시예들 중 임의의 실시예와 결합될 수 있는 엘리먼트들을 갖는다는 것을 이해해야 한다.
[13] 또한, 발명이 속하는 기술분야에서의 당업자들에 의해, 본원에 사용되는 용어는 발명의 특정 실시예들을 기술하기 위한 것이며 상기 용어가 제한되는 것을 의도하지 않는다는 점이 이해되어야 한다. 달리 표시되지 않는다면, 서수(예를 들어, 제 1, 제 2, 제 3 등)는, 한 그룹의 엘리먼트들 또는 단계들에서 서로 다른 엘리먼트들 또는 단계들을 구별 또는 식별하기 위해 사용되며, 발명의 특정 실시예들 또는 청구된 발명의 엘리먼트들 또는 단계들에 대한 일련의 또는 수치적 제한을 제공하지 않는다. 예를 들어, "제 1", "제 2", 및 "제 3" 엘리먼트들 또는 단계들이 반드시 이 순서로 나타날 필요는 없고, 청구된 발명, 또는 발명의 특정 실시예들이 반드시 3개의 엘리먼트들 또는 단계들로 제한될 필요도 없다. 또한, 달리 표시되지 않는다면, 임의의 라벨, 예컨대 "왼쪽", "오른쪽", "전방", "후방", "상단(top)", "하단(bottom)", "전방향", "역방향", "시계방향", "반시계방향", "위", "아래" 또는 다른 유사한 용어들, 예컨대 "상부", "하부","끝쪽(aft)", "앞쪽(fore)", "수직", "수평", "근위(proximal)", "말단(distal)" 등이 편의상 사용되며, 이들은 예를 들어, 임의의 특정한 고정된 위치, 배향, 또는 방향을 의미하는 것으로 의도되지 않는다는 점을 이해해야 한다. 대신, 이러한 라벨들은 예를 들어, 상대적 위치, 배향 또는 방향들을 반영하는데 이용된다. 또한, 문맥에 명확하게 달리 명시되지 않는다면, 단수 형태들이 복수의 지시대상들을 포함한다는 점을 이해해야 한다.
[14] 달리 정의되지 않는다면, 본원에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자들에 의해 흔히 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
[15] 생산 라인상에서 제조되는 물품은, 물품 또는 물품을 포함하는 시스템의 성능을 경감시킬 수 있는 결함들을 포함하는 특정 피처들에 대해 검사될 수 있다. 예를 들어, 하드 디스크 드라이브를 위한 하드 디스크는, 생산 라인상에서 제조되며, 디스크 또는 하드 디스크 드라이브의 성능을 경감시킬 수 있는 표면 및 표면아래 결함들을 포함하는 특정 표면 피처들에 대해 검사될 수 있다. 본원에서는, 표면 및/또는 표면아래 결함들과 같은 특정 표면 피처들을 탐지하고 그리고/또는 맵핑하기 위해 물품들을 검사하는 장치들 및 방법들이 제공된다. 본 발명의 실시예들이 이제 더 상세히 설명될 것이다.
[16] 본원의 장치들 및 방법들로 검사될 수 있는 물품들과 관련하여, 이러한 물품들은, 하나 또는 그 초과의 광학적으로 평활한 표면들을 갖는, 임의의 제조 스테이지에 있는 임의의 제조 물품 또는 이의 워크피스(workpiece)를 포함하며, 이들의 예들로는, 이로 제한되는 것은 아니지만, 임의의 제조 스테이지에 있는, 반도체 웨이퍼들, 자기 기록 매체(예를 들어, 하드 디스크 드라이브들을 위한 하드 디스크들), 및 이들의 워크피스들를 포함한다. 이러한 물품들은, 물품의 성능을 경감시킬 수 있는 표면 및/또는 표면아래 결함들을 포함하는 특정 피처들에 대해 검사될 수 있으며, 이 표면 및/또는 표면아래 결함들은 스크래치들 및 보이드들을 포함하는 결함들뿐만 아니라, 입자(particle) 및 스테인(stain) 오염을 포함한다. 입자 오염과 관련하여, 예를 들어, 하드 디스크 드라이브를 위한 중간 하드 디스크(즉, 워크피스)의 표면상에 트랩되는 입자들은 추후 스퍼터링된 막들을 손상시킬 수 있다. 입자 오염은 또한, 하드 디스크 드라이브의 완성된 표면(finished surface)을 오염시킬 수 있고, 이는 스크래치 형성, 찌꺼기(debris) 생성, 및 하드 디스크와 판독-기록 헤드간의 공간의 변질(corruption)을 유도한다. 이로써, 표면 및/또는 표면아래 결함들을 유도하는 제조 성향들을 교정하고 제품 품질을 향상시키기 위해, 본원의 장치 및 방법들을 이용하여 물품을 검사하는 것은 중요하다.
[17] 도 1은, 물품들의 표면 피처들의 탐지 및/또는 맵핑을 위한 개략도를 제공하며, 일 실시예에 따라, 물품(150) 및 물품(150)의 표면의 표면 피처 맵(160)뿐만 아니라 광자 방출기(110), 광학 장치(optical setup)(120), 광자 탐지기 어레이(130), 및 맵핑 수단(140)을 포함하는 장치(100)를 예시한다; 그러나, 본 발명의 방법들뿐만 아니라 본 발명의 물품들 및 장치들은, 본 발명의 추가 실시예들이 본원에 더 상세히 설명되는 피처들에 의해 구현될 수 있기 때문에, 도 1의 실시예들로 제한되지는 않는다.
[18] 물품들의 표면 피처들의 탐지 및/또는 맵핑을 위한 장치는, 단일의 광자 방출기(예를 들어, 도 1의 광자 방출기(110) 참조) 또는 복수의 광자 방출기들을 포함할 수 있으며, 이들은 물품의 표면, 예컨대 (예를 들어, 원할 경우, 구분적(piecewise) 검사를 위한 물품의 단계적 회전(gradational rotation)을 위해) 물품의 표면의 일부 미리결정된 부분 또는 물품의 전체 표면상에 광자들을 방출하는데 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 복수의 광자 방출기들은 적어도 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10개의 광자 방출기들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 복수의 광자 방출기들은 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 또는 2개 이하의(no more than) 광자 방출기들을 포함할 수 있다. 상기한 것들의 결합들이 또한 복수의 광자 방출기들을 설명하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 복수의 광자 방출기들은, 적어도 2개의 광자 방출기들 및 10개 이하의 광자 방출기들(예를 들어, 2개 내지 10개의 광자 방출기들), 예컨대 적어도 2개의 광자 방출기들 및 5개 이하의 광자 방출기들(예를 들어, 2개 내지 5개의 광자 방출기들)을 포함할 수 있다. 추가로 복수의 광자 방출기들과 관련하여, 복수의 광자 방출기들의 각각의 광자 방출기는, 동일하거나 상이할 수 있고, 또는 이들의 일부 결합형태(예를 들어, 적어도 2개의 광자 방출기는 동일한 방출기이고, 나머지 광자 방출기들은 상이함; 적어도 3개의 광자 방출기는 동일한 방출기이고, 나머지 광자 방출기들은 상이한 식)일 수도 있다.
[19] 물품들의 표면 피처들의 탐지 및/또는 맵핑을 위한 장치가 단일의 광자 방출기를 포함하든 또는 복수의 광자 방출기들을 포함하든지 간에, 각각의 광자 방출기는, 하나 또는 그 초과의 타입들의 피처들(피처들의 타입들은 본원에서 더 상세히 설명됨)에 대해 최적화된 거리 및/또는 최적화된 각도로 물품의 표면상에 광자들을 방출할 수 있다. 하나 또는 그 초과의 타입들의 피처들에 대해 최적화된 각도는 입사각(angle of incidence)과 같을 수 있으며, 이는 광선(ray)이 입사되는 지점에서의 법선(normal)(즉, 물품의 표면에 수직인 선)과 물품의 표면상에 입사하는 방출된 광자들을 포함하는 광선 간의 각도이다. 도 2는 표면에 대한 법선과 입사각을 형성하는, 물품(150)의 표면(152)상에 입사하는 방출된 광자들을 포함하는 다수의 광선들을 제공한다. 광자 방출기는 0°내지 90°범위의 입사각으로 광자들을 방출하도록 최적화될 수 있으며, 0°의 입사각은 물품의 측면으로부터 물품의 표면상에 광자들을 방출하는 광자 방출기를 표현하며, 90°의 입사각은 물품 바로 위로부터 물품의 표면상에 광자들을 방출하는 광자 방출기를 표현한다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 광자 방출기는, 입사각이 적어도 0°, 5°, 10°, 15°, 20°, 25°, 30°, 35°, 40°, 45°, 50°, 55°, 60°, 65°, 70°, 75°, 80°, 85°, 또는 90°이도록, 물품의 표면상에 광자들을 방출할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 광자 방출기는, 입사각이 90°, 85°, 80°, 75°, 70°, 65°, 60°, 55°, 50°, 45°, 40°, 35°, 30°, 25°, 20°, 15°, 10°, 또는 5°이하이도록, 물품의 표면상에 광자들을 방출할 수 있다. 상기한 것들의 결합들이 또한, 광자 방출기가 물품의 표면상에 광자들을 방출할 수 있는 입사각을 설명하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 광자 방출기는, 입사각이, 적어도 0°및 90°도 이하 (즉, 0° 내지 90°), 예컨대, 적어도 45° 및 90°이하 (즉, 45° 내지 90°)를 포함하여, 적어도 0° 및 45°이하(즉, 0°내지 45°)이도록, 물품의 표면상에 광자들을 방출할 수 있다.
[20] 선택적으로 하나 또는 그 초과의 추가 광자 방출기들과 결합한, 그리고 추가 선택적으로 동일한 타입의 하나 또는 그 초과의 추가 광자 방출기들과 결합한 광자 방출기는, 물품의 표면, 예컨대 (예를 들어, 원할 경우, 구분적 검사를 위한 물품의 단계적 회전을 위해) 표면의 일부 미리결정된 부분 또는 전체 표면상에 광자들을 방출할 수 있다. 선택적으로 하나 또는 그 초과의 추가 광자 방출기들과 결합한 그리고 추가 선택적으로 동일한 타입의 하나 또는 그 초과의 추가 광자 방출기들과 결합한 광자 방출기는 추가로, 전체 표면 또는 표면의 미리결정된 부분이 균일하게 또는 균등하게(homogenously) 조사되도록, 물품의 전체 표면 또는 표면의 일부 미리결정된 부분에 광자들을 방출할 수 있다. 물품의 전체 표면 또는 표면의 일부 미리결정된 부분을 균일하게 조사하는 것은, 물품의 전체 표면 또는 물품의 표면의 일부 미리결정된 부분을, 이로 제한되는 것은 아니나, 동일한 또는 대략 동일한 단위 시간 당 광자 에너지(예를 들어, 광자 전력 또는 광자 플럭스) 및/또는 단위 면적 당 광자 전력(예를 들어, 광자 플럭스 밀도)으로 처리하는 것을 포함한다. 방사측정(radiometric) 면에서, 균일하게 조사하는 것은, 물품의 전체 표면 또는 물품의 표면의 일부 미리결정된 부분을, 이로 제한되는 것은 아니나, 동일한 또는 대략 동일한 단위 시간 당 라디언트(radiant) 에너지(예를 들어, 라디언트 전력 또는 라디언트 플럭스) 및/또는 단위 면적 당 라디언트 전력(예를 들어, 방사조도(irradiance) 또는 라디언트 플럭스 밀도)으로 처리하는 것을 포함한다.
[21] 광자들이 전자기 방사선(electromagnetic radiation) 또는 광의 소립자들(elementary particles)이라는 인식으로, 광자 방출기 또는 광원은, 비교적 광범위한 파장들(예를 들어, 자외선-가시광선, 가시광선, 적외선 등), 비교적 좁은 범위의 파장들(예를 들어, UVA, UVB, UVC 등과 같은 자외선의 서브디비전(subdivision); 적색, 녹색, 청색 등과 같은 가시광선의 서브디비전; 근적외선, 중적외선과 같은 적외선의 서브디비전 등), 또는 특정 파장(예를 들어, 단색광(monochromatic))을 포함하는 광; 비교적 넓은 범위의 주파수들(예를 들어, 자외선-가시광선, 가시광선, 적외선 등), 비교적 좁은 범위의 주파수들(예를 들어, UVA, UVB, UVC 등과 같은 자외선의 서브디비전; 적색, 녹색, 청색 등과 같은 가시광선의 서브디비전; 근적외선, 중적외선과 같은 적외선의 서브디비전 등), 또는 특정 주파수(예를 들어, 단색광)을 포함하는 광; 편광된 (예를 들어, 선형 편광, 원편 광 등) 광, 부분적으로 편광된 광, 또는 편광되지 않은 광; 및/또는 간섭성 광(coherent light)(예를 들어, 레이저) 내지 비간섭성 광(noncoherent light) 범위의 서로 다른 시간적 및/또는 공간적 간섭성도(degree of coherence)를 갖는 광을 제공할 수 있다. 본원에 논의된 것처럼, 광자 방출기 또는 광원은, 상기한 것들 중 임의의 특성(quality)들을 갖는 광을 제공하기 위해 광학 장치의 하나 또는 그 초과의 광학 컴포넌트들과 협력하여 사용될 수 있다.
[22] 상기 관점에서, 광자 방출기 또는 광원은, 광자 탐지기 어레이로 물품의 표면에 있는 피처들로부터 산란되는 광자들을 탐지하면서, 진동을 최소화시키도록 구성된, 램프, 예컨대, 고속(high-speed) 플래시 램프를 비롯한, 플래시 램프를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 광자 방출기 또는 광원은, 광자 탐지기 어레이로 물품의 표면에 있는 피처들로부터 산란되는 광자들을 탐지하면서, 진동을 최소화시키는 고속 Xe 플래시 램프, 예컨대 500 W Xe 플래시 램프를 포함할 수 있다.
[23] 또한, 상기 관점에서, 광자 방출기 또는 광원은, 하나 또는 그 초과의 각도들에서 물품의 표면상에 광자들을 방출하도록 구성된, 레이저들의 결합을 포함하는, 레이저와 같은 조준된 광원을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 레이저들의 결합은, 레이저들의 결합이 일 각도에서 물품의 표면상에 광자들을 방출하도록 레이저 빔 셰이퍼에 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 레이저들의 결합은, 레이저들의 결합이 다수의 각도들에서 물품의 표면상에 광자들을 방출하도록 레이저 빔 셰이퍼에 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 적어도 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 또는 30개의 레이저들(또는 이 초과의 레이저들)이, 레이저들의 결합이 하나 또는 그 초과의 각도들에서 물품의 표면상에 광자들을 방출하도록 레이저 빔 셰이퍼에 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 30, 28, 26, 24, 22, 20, 18, 16, 14, 12, 10, 8, 6, 4, 또는 2개 이하의 레이저들이, 레이저들의 결합이 하나 또는 그 초과의 각도들에서 물품의 표면상에 광자들을 방출하도록 레이저 빔 셰이퍼에 제공될 수 있다. 상기한 것들의 결합들은 또한 레이저 빔 셰이퍼에 제공되는 레이저들의 결합들을 설명하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 적어도 2개의 레이저들 및 30개 이하의 레이저들(예를 들어, 2개 내지 30개의 레이저들), 예컨대, 적어도 20개의 레이저들 및 30개 이하의 레이저들(예를 들어, 20개 내지 30개 레이저들)을 포함하여, 추가로 적어도 24개 레이저들 및 28개 이하의 레이저들(예를 들어, 24개 내지 28개 레이저들)을 포함하여, 적어도 10개의 레이저들 및 30개 이하의 레이저들(예를 들어, 10개 내지 30개의 레이저들)이, 레이저들의 결합이 하나 또는 그 초과의 각도들에서 물품의 표면상에 광자들을 방출하도록 레이저 빔 셰이퍼에 제공될 수 있다.
[24] 추가로 상기의 관점에서, 광자 방출기 또는 광원은, 물품의 표면상에 광자들을 방출하도록 구성된 점광원들(point light sources)의 아치형(arcuate) 결합, 선형 결합 등을 포함하는, 점광원들의 결합과 같은 2-차원 광원을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 2차원 광원은 적어도 10, 20, 40, 60, 80, 100, 110, 120, 140, 160, 180, 또는 200개의 (또는 그 초과의) 점광원들의 결합을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 2차원 광원은 200, 180, 160, 140, 120, 100, 80, 60, 40, 20, 또는 10개 이하의 점광원들의 결합을 포함할 수 있다. 상기한 것들의 결합들은 또한 점광원들의 결합들을 포함하는 2차원 광원들을 설명하는데 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 2차원 광원은, 적어도 10개 및 200개 이하의(예를 들어, 10개 내지 200개) 점광원들, 예컨대, 적어도 60개 및 140개 이하의(예를 들어, 60개 내지 140개) 점광원들을 포함하여, 추가로 적어도 80개 및 120개 이하의 점광원들(예를 들어, 80개 내지 120개)을 포함하여, 적어도 40개 및 160개 이하의(예를 들어, 40 내지 160) 점광원들의 결합을 포함할 수 있다. 이러한 점광원들은 선형으로 결합되어 스트립 라이트(strip light)와 같은 2차원 광원을 형성할 수 있다. 이러한 점광원들은 아치형으로 결합되어 링 라이트(ring light)와 같은 2차원 광원을 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 광자 방출기 또는 광원은, 적어도 60개의 점광원들, 예컨대, 적어도 60개의 발광 다이오드들("LED들")을 포함하는 링 라이트를 포함하여, 추가로, 적어도 100개의 LED들을 포함하는 링 라이트를 포함하여, 적어도 60개의 점광원들을 포함하는 링 라이트를 포함하는 2차원 광원을 포함할 수 있다. LED들을 포함하는 2차원 광원은 백색 LED들을 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 LED는 적어도 10mW의 전력을 갖는다. LED-기반 링 라이트는, 특히 LED-기반 링 라이트가 더 작은(lower) 각도들(예를 들어, 45°또는 이 미만의 입사각)로 물품들의 표면상에 광자들을 방출하도록 구성되는 경우, 물품들의 표면들내의 보이드들 및/또는 스크래치들(예를 들어, 주변 스크래치들)과 같은 피처들을 강화시킬 수 있다.
[25] 물품들의 표면 피처들의 탐지 및/또는 맵핑을 위한 장치는 광학 장치(optical setup)(예를 들어, 도 1의 광학 장치(120) 참조)를 더 포함할 수 있으며, 이 광학 장치는 하나 또는 그 초과의 광자 방출기들로부터 방출되는 광자들 및/또는 물품들의 표면 피처들로부터 산란되는 광자들을 처리할 수 있다(manipulate). 광자들이 전자기 방사선 또는 광의 소립자들이라는 인식으로, 광학 장치는 하나 또는 그 초과의 광자 방출기들로부터 방출되는 광 및/또는 물품들의 표면 피처들로부터 산란되는 광을 처리할 수 있다. 광학 장치는, 물품의 표면의 미리결정된 부분 또는 전체 표면을 균일하게 또는 균등하게 조사하기 이전에, 광학 컴포넌트들이 하나 또는 그 초과의 광자 방출기들로부터 방출되는 광자들/광을 처리하는데 이용될 수 있도록, 물품 앞 광학 경로에 배치되는 임의의 수의 광학 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 광학 장치는, 광학 컴포넌트들이 물품의 표면에 있는 피처들로부터 산란되는 광자들/광을 처리하는데 이용될 수 있도록, 물품 뒤 광학 경로에 배치되는 임의의 수의 광학 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 앞서말한 광학 컴포넌트들은, 이로 제한되는 것은 아니지만, 렌즈들, 미러들, 및 필터들과 같은 광학 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 필터들과 같은 광학 컴포넌트들과 관련하여, 이러한 필터들은, 예를 들어, 여파기(wave filter)들 및 편광 필터(polarization filter)들을 포함할 수 있다. 여파기들은 비교적 광범위한 파장들/주파수들, 비교적 좁은 범위의 파장들/주파수들, 또는 특정 파장/주파수를 포함하는 광을 제공하기 위해 본원에 개시된 광자 방출기들과 함께 이용될 수 있다. 편광 필터들은 편광된 광(polarized light), 부분적으로 편광된 광, 또는 편광되지 않은 광을 포함하여 원하는 편광을 제공하기 위해 본원에 개시된 광자 방출기들과 결합되어 이용될 수 있다.
[26] 물품들의 표면 피처들의 탐지 및/또는 맵핑을 위한 장치에 대한 광학 장치는, 이로 제한되는 것은 아니지만, 물품의 표면에 있는 피처들로부터 산란되는 광자들을 수집하고 탐지하기 위한 광자 탐지기 어레이(예를 들어, 도 1의 광자 탐지기 어레이(130))에 커플링된 렌즈의 결합을 비롯한 복수의 렌즈들 또는 단일의 렌즈를 포함할 수 있다. 광자 탐지기 어레이에 커플링된 렌즈는 대물 렌즈, 예컨대, 물체-공간 텔레센트릭 렌즈(telecentric lens)(즉, 무한 입사동(entrance pupil at infinity)), 이미지-공간 텔레센트릭 렌즈(즉, 무한 출사동(exit pupil at infinity)), 또는 더블 텔레센트릭 렌즈(즉, 무한 입사동 및 출사동 둘다)를 포함하는 텔레센트릭 렌즈일 수 있다. 광자 탐지기 어레이에 텔레센트릭 렌즈를 커플링하는 것은, 물품들의 표면 피처들의 맵핑된 포지션에 대한 에러들을 감소시키고, 물품들의 표면 피처들의 왜곡을 감소시키고, 그리고/또는 물품들의 표면 피처들로부터 산란되는 광자들의 정량 분석(quantitative analysis)을 가능케 하며, 이 정량 분석은 물품들의 표면 피처들의 크기 결정을 위한 광자 산란 세기 분포의 통합(integration)을 포함한다..
[27] 물품들의 표면 피처들로부터 산란되는 광자들을 탐지하기 위해, 물품들의 표면 피처들의 탐지 및/또는 맵핑을 위한 장치는 추가로, 각각이 복수의 광자 탐지기들을 포함하는 복수의 광자 탐지기 어레이들 또는 복수의 광자 탐지기들을 포함하는 단일의 광자 탐지 어레이(예를 들어, 도 1의 광자 탐지기 어레이(130) 참조)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 복수의 광자 탐지기 어레이들은 적어도 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10개의 광자 탐지기 어레이들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 복수의 광자 탐지기 어레이들은 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 또는 2개 이하의 광자 탐지기 어레이들을 포함할 수 있다. 상기한 것들의 결합들이 또한, 복수의 광자 탐지기 어레이들을 설명하기 위해 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 복수의 광자 탐지기 어레이들은, 적어도 2개의 광자 탐지기 어레이들 및 10개 이하의 광자 탐지기 어레이들(예를 들어, 2개 내지 10개의 광자 탐지기 어레이들), 예컨대 적어도 2개의 광자 탐지기 어레이들 및 5개 이하의 광자 탐지기 어레이들(예를 들어, 2개 내지 5개의 광자 탐지기 어레이들)을 포함할 수 있다. 추가로 복수의 광자 탐지기 어레이들에 대하여, 복수의 광자 탐지기 어레이들의 각각의 광자 탐지기 어레이는, 동일하거나 상이하거나, 또는 이들의 일부 결합형태(예를 들어, 적어도 2개는 동일한 광자 탐지기 어레이이고, 나머지 광자 탐지기 어레이들은 상이하고; 적어도 3개는 동일한 광자 탐지기 어레이이고, 나머지 광자 탐지기 어레이들은 상이한 식)일 수 있다.
[28] 장치가 단일의 광자 탐지기 어레이를 포함하든 또는 복수의 광자 탐지기 어레이들을 포함하든, 각각의 광자 탐지기 어레이는, 하나 또는 그 초과의 타입들의 피처들(피처들의 타입들은 본원에서 더 상세히 설명됨) 및/또는 산란된 광의 최대 허용치(maximum acceptance)에 대해 최적화된 각도 및/또는 최적화된 거리에서 물품의 표면 피처들로부터 산란되는 광자들을 탐지하도록 배향될 수 있다. 마찬가지로, 광자 탐지기 어레이 및 렌즈(예를 들어, 텔레센트릭 렌즈) 결합은, 산란된 광의 최대 허용치에 대한 최적화된 각도 및/또는 최적화된 거리에서 물품의 표면 피처들, 및/또는 하나 또는 그 초과의 타입들의 피처들로부터 산란되는 광자들을 수집하고 탐지하도록 배향될 수 있다. 이러한 최적화된 각도는, 물품의 표면으로 연장되는 렌즈 및/또는 광자 탐지기 어레이의 중심선 축을 포함하는 광선(ray)과, 광선이 연장되는 지점에서의 법선(즉, 물품의 표면에 수직인 선) 간의 각도일 수 있다. 최적화된 각도는 하나 또는 그 초과의 타입들의 피처들에 대한 산란 각도와 같거나 다르게는 이 산란 각도를 포함할 수 있으며, 산란 각도는 반사 각도와 상이한 각도일 수 있으며, 이 반사 각도는 본원에 설명되는 입사 각도와 같다. 도 2는, 표면에 대한 법선과 반사 각도를 형성하는 반사된 광자들을 포함하는 다수의 광선들뿐만 아니라, 다양한 산란 각도들을 형성하는, 물품(150)의 표면(152)상의 피처(154)로부터 산란되는 광자들을 포함하는 다수의 광선들을 제공한다. 광자 탐지기 어레이 또는 광자 탐지기 어레이와 렌즈 결합은, 0°내지 90°범위의 최적화된 각도로 배향되며, 여기서 0°의 최적화된 각도는 물품의 측면에서의, 광자 탐지기 어레이 또는 광자 탐지기 어레이와 렌즈 결합의 배향을 나타내며, 90°의 최적화된 각도는 물품의 바로 위에서의 광자 탐지기 어레이 또는 광자 탐지기 어레이와 렌즈 결합의 배향을 나타낸다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 광자 탐지기 어레이 또는 광자 탐지기 어레이와 렌즈 결합의 배향은, 적어도 0°, 5°, 10°, 15°, 20°, 25°, 30°, 35°, 40°, 45°, 50°, 55°, 60°, 65°, 70°, 75°, 80°, 85°, 또는 90°의 최적화된 각도로 배향될 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 광자 탐지기 어레이 또는 광자 탐지기 어레이와 렌즈 결합은, 90°, 85°, 80°, 75°, 70°, 65°, 60°, 55°, 50°, 45°, 40°, 35°, 30°, 25°, 20°, 15°, 10°, 또는 5°이하의 최적화된 각도로 배향될 수 있다. 상기한 것들의 결합들은 또한, 광자 탐지기 어레이 또는 광자 탐지기 어레이와 렌즈 결합이 배향될 수 있는 최적화된 각도를 설명하는데 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 광자 탐지기 어레이 또는 광자 탐지기 어레이와 렌즈 결합은, 적어도 0° 및 90°이하(즉, 0°내지 90°), 예컨대 적어도 45°및 90°이하(즉, 45° 내지 90°)를 포함하여, 적어도 0°및 45°이하(즉, 0°내지 45°)의 각도로 배향될 수 있다.
[29] 선택적으로 렌즈(예를 들어, 텔레센트릭 렌즈)와 결합한, 추가 선택적으로 하나 또는 그 초과의 추가 광자 탐지기 어레이들 또는 광자-탐지기-어레이-및-렌즈 결합들과 결합한 그리고 더 추가 선택적으로 동일한 타입의 하나 또는 그 초과의 추가 광자 탐지기 어레이들 또는 광자-탐지기-어레이-및-렌즈 결합과 결합한 광자 탐지기 어레이는, 물품의 표면, 예컨대 물품의 전체 표면 또는 물품의 표면의 일부 미리결정된 부분에 있는 피처들로부터 산란되는 광자들을 탐지할 수 있다. 선택적으로 렌즈(예를 들어, 텔레센트릭 렌즈)와 결합한, 추가 선택적으로 하나 또는 그 초과의 추가 광자 탐지기 어레이들 또는 광자-탐지기-어레이-및-렌즈 결합들과 결합한 그리고 더 추가 선택적으로 동일한 타입의 하나 또는 그 초과의 추가 광자 탐지기 어레이들 또는 동일한 타입의 광자-탐지기-어레이-및-렌즈 결합들과 결합한 광자 탐지기 어레이는, 하나 또는 그 초과의 타입들의 피처들 및/또는 산란되는 광의 최대 허용치에 대해 최적화된 각도 및/또는 거리에 배향되는 동안 물품의 표면, 예컨대 물품의 전체 표면 또는 물품의 표면의 일부 미리결정된 부분에 있는 피처들로부터 산란되는 광자들을 탐지할 수 있다. 본원에 제공되는 것처럼, 하나 또는 그 초과의 타입들의 피처들에 대해 최적화된 각도는 하나 또는 그 초과의 타입들의 피처들에 대한 산란 각도와 같거나 다르게는 이를 포함할 수 있다.
[30] 광자들이 전자기 방사선 또는 광의 소립자들이라는 인식으로, 광자 탐지기 어레이 또는 광 탐지기 어레이는, 비교적 광범위한 파장들(예를 들어, 자외선-가시광선, 가시광선, 적외선 등), 비교적 좁은 범위의 파장들(예를 들어, UVA, UVB, UVC 등과 같은 자외선의 서브디비전; 적색, 녹색, 청색 등과 같은 가시광선의 서브디비전; 근적외선, 중적외선과 같은 적외선의 서브디비전 등), 또는 특정 파장 (예를 들어, 단색광)을 포함하는 광; 비교적 광범위한 주파수들(예를 들어, 자외선-가시광선, 가시광선, 적외선 등), 비교적 좁은 범위의 주파수들(예를 들어, UVA, UVB, UVC 등과 같은 자외선의 서브디비전; 적색, 녹색, 청색 등과 같은 가시광선의 서브디비전; 근적외선, 중적외선과 같은 적외선의 서브디비전 등), 또는 특정 주파수(예를 들어, 단색광)를 포함하는 광; 편광된(예를 들어, 선형 편광, 원편광 등) 광, 부분적으로 편광된 광, 또는 편광되지 않은 광; 및/또는 간섭성 광(예를 들어, 레이저) 내지 비간섭성 광 범위의 서로 다른 시간적 및/또는 공간적 간섭성도를 갖는 광을 탐지할 수 있다. 본원에서 논의된 것처럼, 광자 탐지기 어레이 또는 광 탐지기 어레이는, 상기한 것들의 특성들을 갖는 광을 탐지하기 위해 광학 장치의 하나 또는 그 초과의 광학 컴포넌트들과 결합하여 사용될 수 있다.
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[31] 광자 탐지기 어레이는 복수의 픽셀 센서들을 포함할 수 있으며, 이 픽셀 센서들 각각은, 결국, 증폭을 위해 구성된 트랜지스터를 포함하는 회로에 커플링되는 광자 탐지기(예를 들어, 포토다이오드)를 포함할 수 있다. 이러한 픽셀 센서들을 포함하는 광자 탐지기 어레이의 특징들은, 이로 제한되는 것은 아니나, (예를 들어, -40℃에 이르기까지의) 낮은 동작 온도, (예를 들어, 2-10 e-RMS; 1 e-RMS; < 1 e-RMS 등의) 낮은 전자 잡음, (예를 들어, 30,000:1, 8,500:1; 3,000:1 등의) 광범위한 동적 범위, 및/또는 감소된 광자/광 수집 시간을 포함한다. 광자 탐지기 어레이는, 2차원 어레이의 로우들(rows) 및 컬럼들(columns)로 배열된 다수의 픽셀 센서들(예를 들어, ≥ 1,000,000 또는 1M 픽셀 센서들)을 포함할 수 있고, 각각의 픽셀 센서는 증폭기에 커플링된 광자 탐지기를 포함한다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 광자 탐지기 어레이는, 2차원 어레이의 로우들 및 컬럼들로 배열된 적어도 1M, 2M, 3M, 4M, 5M, 6M, 7M, 8M, 9M, 10M, 또는 그 초과의 픽셀 센서들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 광자 탐지기 어레이는, 2차원 어레이의 로우들 및 컬럼들로 배열된 10M, 9M, 8M, 7M, 6M, 5M, 4M, 3M, 2M, 1M 이하의 픽셀 센서들을 포함할 수 있다. 상기한 것들의 결합들이 또한, 광자 탐지기 어레이의 다수의 픽셀 센서들을 설명하는데 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 광자 탐지기 어레이는, 2차원 어레이의 로우들 및 컬럼들로 배열된 적어도 1M 및 10M 이하의(예를 들어, 1M 내지 10M) 픽셀 센서들, 예컨대 적어도 1M 및 6M 이하의(예를 들어, 1M 내지 6M) 픽셀 센서들을 포함하여, 추가로 적어도 2M 및 6M 이하의(예를 들어, 2M 내지 6M) 픽셀 센서들을 포함하여, 더 추가로는 적어도 2M 및 5M 이하의(예를 들어, 2M 내지 5M) 픽셀 센서들을 포함하여, 적어도 1M 및 8M 이하의(예를 들어, 1M 내지 8M) 픽셀 센서들을 포함할 수 있다.
[32] 물품들에 있는 표면 피처들의 표면 반사들 및/또는 작은 각도의 산란(예를 들어, 4π 산란)으로 인해, 표면 피처들은 사용될 표면 피처들보다도 큰 픽셀 센서들을 가능케하는 크기로 상당히 크게 나타날 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 광자 탐지기 어레이는, 그의 가장 작은 치수에 있어 적어도 1 ㎛, 2 ㎛, 3 ㎛, 4 ㎛, 5 ㎛, 6 ㎛, 7 ㎛, 8 ㎛, 9 ㎛, 또는 10 ㎛의 마이크로미터 크기(즉, 측정될 경우 ㎛ 단위들을 허용) 픽셀 센서들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 광자 탐지기 어레이는, 그의 가장 작은 치수에 있어 10 ㎛, 9 ㎛, 8 ㎛, 7 ㎛, 6 ㎛, 5 ㎛, 4 ㎛, 3 ㎛, 2 ㎛, 또는 1 ㎛ 이하의 마이크로미터 크기 픽셀 센서들을 포함할 수 있다. 상기한 것들의 결합들은 또한, 광자 탐지기 어레이들의 마이크로미터 크기 픽셀 센서들의 치수들을 설명하는데 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 광자 탐지기 어레이는, 그의 가장 작은 치수에 있어 적어도 1 ㎛ 및 10 ㎛ 이하(예를 들어, 1 ㎛ 내지 10 ㎛), 예컨대 적어도 4 ㎛ 및 10 ㎛ 이하(예를 들어, 4 ㎛ 내지 10 ㎛)를 포함하여, 그리고 추가로 적어도 4 ㎛ 및 7 ㎛ 이하(예를 들어, 4 ㎛ 내지 7 ㎛)를 포함하여, 적어도 1 ㎛ 및 7 ㎛ 이하인(예를 들어, 1 ㎛ 내지 7 ㎛) 마이크로미터 크기 픽셀 센서들을 포함할 수 있다. 이러한 마이크로미터 크기 픽셀 센서들은 마이크로미터 크기 픽셀 센서들보다 100배 이상 더 작은, 물품들의 표면 피처들을 탐지하고 그리고/또는 맵핑하기 위해 장치에 사용될 수 있다.
[33] 상기의 관점에서, 단일 광자 탐지기 어레이 또는 복수의 광자 탐지기 어레이들은 각각, "CMOS"(complementary metal-oxide semiconductor) 또는 "sCMOS"(scientific complementary metal-oxide semiconductor)를 포함할 수 있으며, 이들 각각은 선택적으로, 각각 CMOS 카메라 또는 sCMOS 카메라의 부품일 수 있다.
[34] 도 3은, 광학 장치 및 광자 탐지기 어레이를 포함하는 장치에 대한 클로즈업 단면도를 예시하며, 물품내 표면 피처들의 탐지에 대한 개략도를 제공한다. 도시된 것처럼, 물품(150)은 표면(152) 및 적어도 표면 피처(154)를 포함한다. 단일의 광자 방출기 또는 복수의 광자 방출기들로부터 방출되는 광자들은, 표면 피처(154)에 의해 산란될 수 있고 광자 탐지기 어레이(130)에 커플링된 광학 장치(120)를 포함하는 결합물에 의해 수집되고 탐지될 수 있으며, 이 결합물은 하나 또는 그 초과의 타입들의 피처들 및/또는 산란된 광자들의 최대 허용치에 대한 최적화된 각도 및/또는 최적화된 거리에 배치될 수 있다. 텔레센트릭 렌즈를 포함할 수 있는 광학 장치(120)는, 표면 피처(154)로부터 산란되는 광자들을 수집하고 이를 광자 탐지기 어레이(130)의 하나 또는 그 초과의 픽셀 센서들(132)에 포커싱할 수 있으며, 이 하나 또는 그 초과의 픽셀 센서들 각각은, 증폭기에 커플링된 광자 탐지기를 포함한다. 하나 또는 그 초과의 픽셀 센서들(132) ―이들 각각은 물품의 표면 피처들의 맵에서의 픽셀에 대응함―은, 예를 들어, 도 6a(도 5에 제공되는 표면 피처들의 맵에 대한 클로즈업 이미지로, 이는 결국 도 4에 제공되는 표면 피처들의 맵에 대한 클로즈업 이미지임) 도시된 것처럼, 표면 피처(154)를 맵핑하기 위한 맵핑 수단에 하나 또는 그 초과의 신호들을 제공할 수 있다. 맵핑 수단은 추후에, 도 6b에 도시된 것처럼 표면 피처(154)를 추가로 맵핑하기 위해 픽셀 보간(pixel interpolation)을 이용할 수 있다.
[35] 물품들의 표면 피처들의 탐지 및/또는 맵핑을 위한 장치는 추가로, 이로 제한되는 것은 아니지만, 검사를 위해 장치에 각각의 물품을 전달하고; 검사를 위해 각각의 물품을 포지셔닝하고(선택적으로, 구분적 검사를 위한 물품의 단계적 회전을 포함함); 검사를 위해 각각의 물품을 보유(hold)하고; 광학 장치에 광학 컴포넌트들을 삽입하고; 광학 장치로부터 광학 컴포넌트들을 제거하고; 검사를 위해 광학 컴포넌트들을 포지셔닝하거나 그리고/또는 아니면 조절하고; 검사를 위한 포지션으로 각각의 광자 방출기를 이동시키고 ―검사를 위한 포지션은, 최적화된 광자 방출기-물품 거리 및/또는 각도(예를 들어, 입사각)를 포함할 수 있음―; 각각의 광자 방출기를 스위치 온 및 오프시키거나, 아니면 광자들을 방출하는 모드와 광자들을 방출하지 않는 모드 사이에서 스위칭시키고; 검사를 위한 포지션으로 각각의 광자 탐지기 어레이를 이동시키고 ―검사를 위한 포지션은, 최적화된 광자 방출기-물품 거리 및/또는 각도(예를 들어, 산란 각도)를 포함할 수 있음―; 각각의 광자 탐지기 어레이를 스위치 온 및 오프시키거나, 아니면 광자들을 탐지하는 모드와 광자들을 탐지하지 않는 모드 사이에서 스위칭시키고; 광자 탐지기 어레이 신호들을 프로세싱(선택적으로, 표면 피처들의 맵핑된 포지션에 대해 더 나은(예를 들어, 픽셀 크기보다 10x 나은 정확도를 위해 픽셀 보간을 포함함)하고; 프로세싱된 광자 탐지기 어레이 신호들 또는 광자 탐지기 어레이 신호들로부터의 물품들의 표면 피처들을 맵핑하고; 타입(예를 들어, 입자들, 스트레인들, 스크래치들, 보이드들 등) 및/또는 크기(예를 들어, 광자 산란 세기 분포의 통합으로 인한 볼륨)에 대해 물품들의 표면 피처들을 특징화시키고; 물품들의 표면 피처들을 분류하고; 그리고 물품들의 표면 피처들에 대한 성향들을 결정하도록 동작가능한 적절한 명령들이 로딩된 하나 또는 그 초과의 컴퓨터들 또는 등가 디바이스들(예를 들어, 산술(arithmetic) 연산 및 논리 연산을 실행하도록 동작가능한 하나 또는 그 초과의 프로세싱 엘리먼트들 및 1차 및/또는 2차 메모리를 포함하는 디바이스)을 포함할 수 있다.
[36] 하나 또는 그 초과의 컴퓨터들 또는 등가 디바이스들을 포함하는 장치는, 그의 가장 작은 치수(예를 들어, 표면 피처에 따라, 길이, 폭, 높이, 또는 깊이)에 있어, 나노미터 크기(즉, 측정될 경우 nm 단위들을 허용) 또는 이보다 더 작은 물품들의 표면 피처를 탐지하고 그리고/또는 맵핑하도록 동작가능할 수 있다; 그러나, 이 장치는, 장치가 마이크로미터 크기(즉, 측정될 경우 ㎛ 단위들을 허용) 또는 이보다 더 큰 물품들의 표면 피처들을 맵핑하도록 동작가능할 수 있기 때문에, 나노미터 크기 또는 이보다 더 작은 물품들의 표면 피처들을 맵핑하는 것으로 제한되지 않는다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 하나 또는 그 초과의 컴퓨터들 또는 등가 디바이스들을 포함하는 장치는, 그의 가장 작은 치수에 있어, 500 nm, 250 nm, 200 nm, 150 nm, 125 nm, 110 nm, 100 nm, 90 nm, 80 nm, 70 nm, 60 nm, 50 nm, 40 nm, 30 nm, 20 nm, 10 nm, 또는 1 nm (10 Å)보다 더 작은 또는 이보다 더 작은, 예컨대, 그의 가장 작은 치수에 있어 9 Å, 8 Å, 7 Å, 6 Å, 5 Å, 4 Å, 3 Å, 2 Å, 또는 1 Å보다 더 작은 물품들의 표면 피처들을 맵핑하도록 동작가능할 수 있다. 상기 관점에서, 하나 또는 그 초과의 컴퓨터들 또는 등가 디바이스들을 포함하는 장치는, 일부 실시예들에서, 예를 들어, 0.1 nm 내지 1000 nm, 예컨대, 0.1 nm 내지 250 nm를 포함하여, 추가로 0.1 nm 내지 100 nm를 포함하여 그리고 더 추가로 0.1 nm 내지 80 nm를 포함하여, 0.1 nm 내지 500 nm의 물품들의 표면 피처를 맵핑하도록 동작가능할 수 있다.
[37] 상기 관점에서, 장치는, 그의 가장 작은 치수(예를 들어, 길이, 폭, 또는 높이)에 있어, 나노미터 크기(즉, 측정될 경우 nm 단위들을 허용) 또는 이 보다 더 작은 입자들을 포함하는 입자 오염과 같은, 물품들의 표면 피처를 탐지하고 그리고/또는 맵핑하도록 동작가능할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 장치는, 그의 가장 작은 치수에 있어 125nm보다 더 작은, 예컨대, 80 nm보다 더 작은 것을 포함하여, 추가로 10 nm보다 더 작은 것을 포함하여, 100nm보다 더 작은 표면 및/또는 표면 입자들을 탐지하고 그리고/또는 맵핑하도록 동작가능할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 장치는 높이에 있어 4nm보다 더 작은 표면 및/또는 표면 입자들을 맵핑하도록 동작가능할 수 있다.
[38] 추가로, 상기 관점에서, 장치는, 그의 가장 작은 치수(예를 들어, 길이, 폭 또는 깊이)에 있어, 마이크로미터 크기(즉, 측정될 경우 ㎛ 단위들을 허용함) 또는 이보다 더 작은, 예컨대 나노미터 크기(즉, 측정될 경우 nm 단위들을 허용함) 또는 이보다 더 작은, 예컨대 옴스트롱 크기(즉, 측정될 경우 Å 단위들을 허용함) 또는 이보다 더 작은 스크래치들(예를 들어, 주변 스크래치들)들을 포함하는 결함들과 같은 물품들의 표면 피처들을 탐지하고 그리고/또는 맵핑하도록 동작가능할 수 있다. 마이크로미터 크기 스크래치들과 관련하여, 장치는 예를 들어, 1 ㎛ 내지 1000 ㎛ 길이(이는 장치의 광자 방출기로부터 방출되는 광자들/광의 파장보다 상당히 더 길 수 있음)로부터의 스크래치들을 탐지하고 그리고/또는 맵핑하도록 동작가능할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 장치는 표면 피처들, 예컨대 스크래치 길이에 있어 1000 ㎛보다 더 작은, 예컨대, 250 ㎛보다 더 작은 것을 포함하여, 추가로 100 ㎛보다 더 작은 것을 포함하여, 그리고 더 추가로 50 ㎛보다 더 작은 것을 포함하여, 500 ㎛보다 더 작은 스크래치들을 포함하는 결함들을 탐지하고 그리고/또는 맵핑하도록 동작가능할 수 있다. 나노미터 크기 스크래치들과 관련하여, 장치는, 예를 들어, 스크래치 폭에 있어 1 nm 내지 500 nm로부터의 스크래치들을 탐지하고 그리고/또는 맵핑하도록 동작가능할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 장치는, 스크래치 폭에 있어, 500 nm보다 더 작은, 예컨대, 100 nm보다 더 작은 것을 포함하여, 추가로 50 nm 보다 더 작은 것을 포함하여, 그리고 더 추가로는 15 nm보다 더 작은 것을 포함하여, 250 nm보다 더 작은 스크래치들을 포함하는 결함들과 같은 표면 피처들을 탐지하고 그리고/또는 맵핑하도록 동작가능할 수 있다. 놀랍게도, 상위 레벨의 공간 간섭성으로 인해, 장치는, 스크래치 깊이와 관련하여 옴스트롱 크기 스크래치들을 탐지하고 그리고/또는 맵핑하도록 동작가능할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 장치는, 스크래치 깊이에 있어, 50 Å보다 더 작은, 예컨대, 10 Å보다 더 작은 것을 포함하여, 추가로 5 Å보다 더 작은 것을 포함하여, 그리고 더 추가로는 1 Å보다 더 작은 것(예를 들어, 0.5 Å)을 포함하여, 25 Å보다 더 작은 스크래치들을 포함하는 결함들과 같은 표면 피처들을 탐지하고 그리고/또는 맵핑하도록 동작가능할 수 있다. 예를 들어, 장치는, 길이에 있어 500 ㎛보다 더 작은, 폭에 있어 100 nm보다 더 작은, 그리고 깊이에 있어 50 Å보다 더 작은 스크래치들을 포함하는 결함들과 같은 표면 피처들을 탐지하고 그리고/또는 맵핑하도록 동작가능할 수 있다.
[39] 하나 또는 그 초과의 컴퓨터들 또는 등가 디바이스들을 포함하는 장치는, 물품의 표면상의 피처의 포지션을 정확하게 그리고/또는 정밀하게 맵핑하도록 동작가능할 수 있다. 정확도와 관련하여, 하나 또는 그 초과의 컴퓨터들 또는 등가 디바이스들을 포함하는 장치는, 마이크로미터 크기(즉, 측정할 경우 ㎛ 단위들을 허용함) 반경 또는 더 적절한 반경(better)내에서 물품의 표면상의 피처의 포지션을 맵핑하도록 동작가능할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 하나 또는 그 초과의 컴퓨터들 또는 등가 디바이스들을 포함하는 장치는, 100 ㎛, 90 ㎛, 80 ㎛, 70 ㎛, 60 ㎛, 50 ㎛, 40 ㎛, 30 ㎛, 20 ㎛, 10 ㎛, 9 ㎛, 8 ㎛, 7 ㎛, 6 ㎛, 5 ㎛, 4 ㎛, 3 ㎛, 2 ㎛, 또는 1 ㎛, 또는 더 적절한 반경내에서 물품의 표면상의 피처의 포지션을 정확히 맵핑하도록 동작가능할 수 있다. 상기한 것들의 결합들은 또한, 하나 또는 그 초과의 컴퓨터들 또는 등가 디바이스들을 포함하는 장치가 물품의 표면상의 피처의 포지션을 맵핑할 수 있는 정확도를 설명하는데 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 하나 또는 그 초과의 컴퓨터들 또는 등가 디바이스들을 포함하는 장치는, 1 ㎛ 내지 100 ㎛, 예컨대 1 ㎛ 내지 30 ㎛를 포함하여, 추가로 5 ㎛ 내지 10 ㎛를 포함하여, 1 ㎛ 내지 50 ㎛ 범위의 반경내에서 물품의 표면상의 피처의 포지션을 정확하게 맵핑하도록 동작가능할 수 있다.
[40] 하나 또는 그 초과의 컴퓨터들 또는 등가 디바이스들을 포함하는 장치는, 피처의 광자 산란 세기 분포(예를 들어, 도 6a(하단) 및 6b(하단))와 함께, 물품의 표면상의 피처의 포지션(예를 들어, 도 6a(상단) 및 6b(상단))을 정확하게 그리고/또는 정밀하게 맵핑하도록 동작가능할 수 있다. 이러한 광자 산란 세기 분포의 수학적 통합(Mathematical integration)은 각각의 피처의 크기(예를 들어, 볼륨)을 제공한다. 이로써, 본원에 설명된 장치는, 정량적으로나 정성적으로나 표면 피처들을 특징화시킬 수 있다. 표면 피처들의 정성적 특징화과 관련하여, 정성적 특징화는 표면 피처 타입(예를 들어, 입자, 스트레인, 스크래치, 보이드 등)의 결정을 포함한다. 표면 피처들의 정량적 특징화와 관련하여, 정량적 특징화는 물품상의 표면 피처 포지션 및/또는 표면 피처 크기의 결정을 포함한다. 표면 피처들의 정량적 특징화는 표면 피처에 대한 각 타입의 수뿐만 아니라, 물품 당 표면 피처들의 총 수를 더 포함할 수 있다. 이러한 특징화 정보는 복수의 물품들에 걸쳐 분류될 수 있으며 표면 및/또는 표면아래 결함들을 유도하는 제조 성향들을 교정하는데 이용될 수 있다.
[41] 물품의 타입, 표면 피처들의 타입 등을 포함할 수 있는 요인들에 따라, 때로는, 단일의 광자 방출기 또는 복수의 광자 방출기들로부터 방출되는 광자들의 수(예를 들어, 광자 에너지)를 증가시켜, 물품들의 표면 피처들의 특징화(예를 들어 정성적 및/또는 정량적)에 증가된 산란 신호를 제공하는 것이 요구될 수 있다. 광자 에너지에 있어서의 이러한 증가는, 증가된 광자 전력 또는 광자 플럭스에 대한 단위 시간에 관련되거나, 또는 증가된 광자 플럭스 밀도에 대한 단위 면적에 관련될 수 있다. 대안적으로, 또는 추가로, 맵핑 표면 피처들을 정확하게 그리고/또는 정밀하게 맵핑하기 위해서 더 많은 광자들을 탐지하기 위해, 단일의 광자 방출기 또는 복수의 광자 방출기들의 탐지 시간을 증가시키는 것이 요구될 수 있다. 광자 에너지 또는 탐지 시간 중 하나 또는 둘 다를 증가시키는 것에 대한 대안으로, 또는 광자 에너지 및 탐지 시간을 증가시키는 것에 부가하여, 때로는, 하나 또는 그 초과의 광자 방출기들로부터의 표유 광(stray light), 백그라운드 광 및/또는 백그라운드 형광 방사선을 포함하는 백그라운드 노이즈를 최소화시키는 것이 요구될 수 있다.
[42] 본원에 설명된 장치는, 물품들 또는 이들의 워크피스들(workpieces)이 생산되는 레이트보다 더 빠른 레이트로 또는 이 레이트와 비례하는 레이트로 물품들을 프로세싱하거나 검사하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 장치는 초당, 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14, 16, 18, 또는 20개의 물품(들)의 레이트로 물품들을 프로세싱하거나 검사하도록 구성될 수 있으며, 이 레이트는 물품들 또는 이들의 워크피스들이 생산되는 레이트와 비례할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 장치는, 초당, 20, 18, 16, 14, 12, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 또는 1개의 물품(들) 이하의 레이트로 물품들을 프로세싱하거나 검사하도록 구성될 수 있으며, 이 레이트는 물품들 또는 이들의 워크피스들이 생산되는 레이트와 비례할 수 있다. 상기한 것들의 결합들이 또한, 물품들 또는 이들의 워크피스들이 장치에 의해 프로세싱되거나 검사되는 레이트를 설명하는데 이용될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 장치는, 초당, 적어도 1개 및 20개 이하의 물품들(예를 들어, 초당 1개 내지 20개의 물품들), 예컨대, 초당 적어도 1개 및 5개 이하의 물품들(예를 들어, 초당 1개 내지 5개의 물품들)을 포함하여, 초당 적어도 1개 및 10개 이하의 물품들(예를 들어, 초당 1개 내지 10개의 물품들)을 프로세싱하거나 검사하도록 구성될 수 있다. 물품들 또는 이들의 워크피스들이 생산되는 레이트보다 더 빠른 레이트로 또는 이 레이트와 비례하는 레이트로 물품들을 프로세싱하거나 검사하는 것은, 이로 제한되는 것은 아니지만, 프로세싱 또는 검사 동안 (예를 들어, 스캐닝을 위해) 이동될 필요가 없는 광자 방출기들 및/또는 물품들을 포함하는 장치에 대한 많은 피처들의 함수이다. 예를 들어, 하드 디스크 드라이브의 하드 디스크와 같은 물품은, 프로세싱 또는 검사 동안 회전될 필요가 없다. 이로써, 장치는 물품의 표면상에 광자들을 방출하면서 물품 고정을 유지하도록 구성될 수 있다.
[43] 장치가 물품들 또는 이들의 워크피스들이 생산되는 레이트보다 더 빠른 레이트로 또는 이 레이트와 비례하는 레이트로 물품들을 프로세싱하거나 검사하도록 구성될 수 있지만, 장치는 필요한 경우 더 느린 레이트로 동작할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 장치는 초당 1개 미만의 물품 레이트로 물품들을 프로세싱하거나 검사하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 예를 들어, 장치는 5, 10, 25, 50, 75, 또는 100, 또는 이 초과의 초(s)당 1개 미만의 물품 레이트로 물품들을 프로세싱하거나 검사하도록 구성될 수 있다.
[44] 본원에 설명된, 광자 방출기, 광학 장치, 광자 탐지기 어레이, 및 맵핑 수단을 포함하는 장치는, 이로 제한되는 것은 아니나, 초고속 모드, 초감각(ultrasensitive) 모드, 및 초감각 플러스 모드를 포함하는 상이한 모드들에서 완전히 자동화되어 기능할 수 있다. 초고속 모드와 관련하여, 장치는, 광학 표면 분석기(예를 들어, KLA-Tencor 칸델라 CS10 또는 CS20)보다 적어도 200배 빠르게 동작하고, 적어도 100 nm에 이르기까지(down to) 매립되어 있는 입자들을 포함하는 결함들과 같은 표면 피처들을 탐지하고, 스크래치들(예를 들어, 나노미터 크기 스크래치들)을 포함하는 결함들과 같은 표면 피처들을 부분적으로 탐지하고, 그리고 거칠기(roughness) 측정치들을 제공할 수 있다. 초감각 모드와 관련하여, 장치는, 광학 표면 분석기보다 적어도 50배 빠르게 동작하며, 적어도 30 nm에 이르기까지 매립되어 있는 입자들을 포함하는 결함들과 같은 표면 피처들을 탐지하고, 그리고 거칠기 측정치들을 제공할 수 있다. 초감각 플러스 모드와 관련하여, 장치는, 광학 표면 분석기보다 적어도 20배 빠르게 동작하며, 적어도 30 nm에 이르기까지 매립되어 있는 입자들을 포함하는 결함들과 같은 표면 피처들을 탐지하고, 스크래치들(예를 들어, 나노 스크래치들)을 포함하는 결함들과 같은 표면 피처들을 완전히 탐지하며, 그리고 거칠기 측정치들을 제공할 수 있다.
[45] 이로써, 본원에 제공된 것처럼, 장치는, 물품의 표면상에 광자들을 방출하도록 구성된 광자 방출기, 물품의 표면에 있는 피처로부터 산란되는 광자들을 수용하도록 구성된 복수의 광자 탐지기들을 포함하는 광자 탐지기 어레이; 및 물품의 표면에 있는 피처들을 맵핑하기 위한 맵핑 수단을 포함하며, 장치는 복수의 광자 탐지기들에 수용되는 광자들을 분석함으로써 물품의 표면에 있는 피처들을 특징화시키도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 장치는 물품의 표면상에 광자들을 방출하면서 고정 포지션에 물품을 보유하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 장치는 추가로 텔레센트릭 렌즈를 포함하며, 텔레센트릭 렌즈는 광자 탐지기 어레이에 커플링된다. 일부 실시예들에서, 장치는 10초당 1개의 물품보다 더 빠른 레이트로 물품들을 프로세싱하도록 동작가능하다. 일부 실시예들에서, 장치는 매 100 초마다 1개의 물품보다는 빠른 레이트로 물품들을 프로세싱하도록 동작가능하다. 일부 실시예들에서, 장치는, 그의 가장 작은 치수에 있어 80 nm보다 더 작은 피처들을 맵핑하도록 동작가능하다. 일부 실시예들에서, 장치는, 그의 가장 작은 치수에 있어 0.10 nm보다 더 큰 피처들을 맵핑하도록 동작가능하다. 일부 실시예들에서, 맵핑 수단은, 위치(location)와 관련하여, 적어도 10-㎛ 정확도로 피처들을 맵핑하도록 동작가능하다.
[46] 또한 본원에서는, 물품의 표면상에 광자들을 방출하도록 구성된 광자 방출기, 물품의 표면에 있는 피처로부터 산란되는 광자들을 수용하도록 구성된 복수의 광자 탐지기들을 포함하는 광자 탐지기 어레이; 및 물품의 표면에 있는 피처들을 맵핑하기 위한 맵핑 수단을 포함하는 장치가 제공되며, 장치는 매 100초마다 1개의 물품보다 더 빠른 레이트로 물품들을 프로세싱하도록 동작가능하다. 일부 실시예들에서, 장치는 물품의 표면상에 광자들을 방출하면서 고정 포지션에 물품을 보유하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 장치는 텔레센트릭 렌즈를 더 포함하며, 텔레센트릭 렌즈 광자 탐지기 어레이에 커플링된다. 일부 실시예들에서, 장치는 초당 1개의 물품보다 더 빠른 레이트로 물품들을 프로세싱하도록 동작가능하다. 일부 실시예들에서, 장치는, 그의 가장 작은 치수에 있어 80 nm보다 더 작은 피처들을 맵핑하도록 동작가능하다. 일부 실시예들에서, 장치는, 그의 가장 작은 치수에 있어 0.10nm보다 더 큰 피처들을 맵핑하도록 동작가능하다. 일부 실시예들에서, 맵핑 수단은, 위치와 관련하여 적어도 10-㎛에 이르는(down to) 정밀도로 피처들을 맵핑하도록 동작가능하다.
[47] 또한, 물품의 표면상에 광자들을 방출하도록 구성된 광자 방출기; 텔레센트릭 렌즈; 물품의 표면에 있는 하나 또는 그 초과의 피처들로부터 산란되는 광자들을 수용하도록 구성되는 렌즈에 커플링되는 복수의 광자 탐지기들을 포함하는 광자 탐지기 어레이; 및 물품의 표면에 있는 하나 또는 그 초과의 피처들을 맵핑하기 위한 맵핑 수단을 포함하는 장치가 제공되며, 장치는, 그의 가장 작은 치수에 있어 80 nm보다 더 작은 피처들을 맵핑하도록 동작가능하다. 일부 실시예들에서, 장치는 물품의 표면상에 광자들을 방출하면서 고정 포지션에 물품을 보유하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 장치는 매 100초마다 1개의 물품보다 더 빠른 레이트로 물품들을 프로세싱하도록 동작가능하다. 일부 실시예들에서, 장치는 초당 1개의 물품보다 더 빠른 레이트로 물품들을 프로세싱하도록 동작가능하다. 일부 실시예들에서, 장치는, 그의 가장 작은 치수에 있어 25nm 보다 더 작은 피처들을 맵핑하도록 동작가능하다. 일부 실시예들에서, 장치는, 그의 가장 작은 치수에 있어 0.10nm 보다 더 큰 피처들을 맵핑하도록 동작가능하다. 일부 실시예들에서, 맵핑 수단은, 위치와 관련하여 적어도 10-㎛ 정확도로 피처들을 맵핑하도록 동작가능하다.
[48] 또한, 물품의 표면상에 광자들을 방출하도록 구성된 광자 방출기; 텔레센트릭 렌즈; 물품의 표면에 있는 하나 또는 그 초과의 피처들로부터 산란되는 광자들을 수용하도록 구성되는 렌즈에 커플링되는 광자 탐지기 어레이; 및 물품의 표면에 있는 하나 또는 그 초과의 피처들을 맵핑하기 위한 맵핑 수단을 포함하는 장치가 제공되며, 장치는, 그의 가장 작은 치수에 있어 80 nm보다 더 작은 피처들을 맵핑하도록 동작가능하다. 일부 실시예들에서, 장치는 물품의 표면상에 광자들을 방출하면서 고정 포지션에 물품을 보유하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 장치는 매 100초마다 1개의 물품보다 더 빠른 레이트로 물품들을 프로세싱하도록 동작가능하다. 일부 실시예들에서, 장치는 초당 1개의 물품보다 더 빠른 레이트로 물품들을 프로세싱하도록 동작가능하다. 일부 실시예들에서, 장치는, 그의 가장 작은 치수에 있어 25nm보다 더 작은 피처들을 맵핑하도록 동작가능하다. 일부 실시예들에서, 장치는, 그의 가장 작은 치수에 있어 0.10nm 보다 더 큰 피처들을 맵핑하도록 동작가능하다. 일부 실시예들에서, 맵핑 수단은, 위치와 관련하여, 적어도 10-㎛에 이르는 정밀도로 피처들을 맵핑하도록 동작가능하다.
[49] 또한, 물품의 표면상에 광자들을 방출하기 위한 광자 방출 수단, 물품의 표면에 있는 피처들로부터 산란되는 광자들을 탐지하기 위한 광자 탐지 수단; 및 물품의 표면에 있는 피처들을 맵핑하기 위한 맵핑 수단을 포함하는 장치가 제공되며, 장치는 매 100초마다 1개의 물품보다 더 빠른 레이트로 물품들을 프로세싱하도록 동작가능하다. 일부 실시예들에서, 장치는 물품의 표면상에 광자들을 방출하면서 고정 포지션에 물품을 보유하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 물품은 500 제곱 마이크로미터보다 크다. 일부 실시예들에서, 장치는 초당 5개의 물품보다 더 빠른 레이트로 물품들을 프로세싱하도록 동작가능하다. 일부 실시예들에서, 장치는, 그의 가장 작은 치수에 있어 80nm보다 더 작은 피처들을 맵핑하도록 동작가능하다. 일부 실시예들에서, 맵핑 수단은 추가로, 물품의 표면에 있는 피처들로부터 산란되는 광자들의 산란 세기 분포를 분석하기 위한 것이다.
[50] 또한, 물품의 표면상에 광자들을 방출하기 위한 광자 방출 수단, 물품의 표면에 있는 피처들로부터 산란되는 광자들을 탐지하기 위한 광자 탐지 수단; 및 물품의 표면에 있는 피처들을 맵핑하기 위한 맵핑 수단을 포함하는 장치가 제공되며, 맵핑 수단은, 위치와 관련하여 적어도 10-㎛에 이르는 정밀도로 피처들을 맵핑하도록 동작가능하다. 일부 실시예들에서, 장치는 물품의 표면상에 광자들을 방출하면서 고정 포지션에 물품을 보유하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 장치는 매 100초마다 1개의 물품보다 더 빠른 레이트로 물품들을 프로세싱하도록 동작가능하다. 일부 실시예들에서, 장치는, 초당 1개의 물품보다 더 빠른 레이트로 물품들을 프로세싱하도록 동작가능하다. 일부 실시예들에서, 장치는, 그의 가장 작은 치수에 있어 80nm보다 더 작은 피처들을 맵핑하도록 동작가능하다. 일부 실시예들에서, 맵핑 수단은 추가로, 물품의 표면에 있는 피처들로부터 산란되는 광자들의 산란 세기 분포를 맵핑하도록 구성된다.
[51] 또한, 본원에는, 광자 탐지기 어레이에 의해 제공되는 신호들로부터 물품의 표면에 대한 피처들을 맵핑하도록 구성된 피처 맵퍼(feature mapper)를 포함하는 디바이스가 제공되며, 신호들은 물품의 표면에 대해 피처들로부터 산란되는 광자들에 해당하며, 피처 맵퍼는, 광자 탐지기 어레이에 수용된 광자들을 분석함으로써 물품의 표면에 대한 피처들을 특징화시키도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 피처 맵퍼는, 물품의 표면에 대한 피처들을 정성적으로 그리고/또는 정량적으로 특징화시키도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 물품의 표면에 대한 피처들을 정량적으로 특징화시키는 것은, 물품의 표면에 대한 피처들의 크기 및/또는 수를 결정하는 것을 포함한다. 일부 실시예들에서, 디바이스는, 그의 가장 작은 치수에 있어 80 nm보다 더 작은 피처들을 맵핑하도록 동작가능하다. 일부 실시예들에서, 디바이스는, 매 100초마다 1개의 물품보다 더 빠른 레이트로 물품들을 프로세싱하도록 동작가능하다
[52] 본 발명이 특정 실시예들 및/또는 예들에 의해 설명되고 그리고/또는 예시되었고, 그리고 이들 실시예들 및/또는 예들이 상당히 상세하게 설명되었지만, 본 출원인(들)은 이러한 상세사항으로 본 발명의 범주를 제한하거나 어떤식으로든 한정하는 것을 의도하지 않는다. 본 발명의 추가 적응들 및/또는 변경들은, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자들에게 쉽게 명백할 것이며, 본원의 광범위한 양상들에서, 본 발명은 이러한 적응들 및/또는 변경들을 포괄할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위를 이탈하지 않고 상기 실시예들 및/또는 예들에 대한 변화(departure)들이 이루어질 수 있으며, 본원의 범위는 적절히 해석될 때 하기의 청구항들에 의해서만 제한된다.

Claims (25)

  1. 장치로서,
    물품(article)의 표면상에 광자들을 방출하도록 구성된 광자 방출기;
    상기 물품의 표면에 있는 피처들(features)로부터의 산란된 광자들을 수용하도록 배향되는 복수의 광자 탐지기들을 포함하는, 광자 탐지기 어레이 ―
    상기 광자 방출기는, 상기 광자 탐지기 어레이가 상기 물품의 표면에 있는 피처들로부터의 상기 산란된 광자들을 수용하는 동안 진동들을 최소화하도록 구성된 플래시 램프(flash lamp)임 ―; 및
    상기 물품의 표면에 있는 피처들을 맵핑하기 위한 맵핑 수단
    을 포함하며, 상기 장치는, 상기 복수의 광자 탐지기들에 수용되는 상기 산란된 광자들을 분석함으로써 상기 물품의 표면에 있는 피처들을 특징화시키도록 구성되는, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치는 상기 물품의 표면상에 광자들을 방출하면서 회전 없이 고정 포지션에 상기 물품을 보유(hold)하도록 구성되는, 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    텔레센트릭 렌즈(telecentric lens)를 더 포함하며, 상기 텔레센트릭 렌즈는 상기 광자 탐지기 어레이에 커플링되는, 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치는 10초당 1개의 물품보다 더 빠른 레이트로 물품들을 프로세싱하도록 동작가능한, 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치는, 그의 가장 작은 치수에 있어 80nm보다 더 작은 피처들을 맵핑하도록 동작가능한, 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 맵핑 수단은, 위치와 관련하여 적어도 10-㎛ 정확도로 피처들을 맵핑하도록 동작가능한, 장치.
  7. 장치로서,
    물품의 표면상에 광자들을 방출하도록 구성된 광자 방출기;
    텔레센트릭 렌즈;
    상기 물품의 표면에 있는 하나 또는 그 초과의 피처들로부터의 산란된 광자들을 수용하도록 배향된, 상기 렌즈에 커플링되는 복수의 광자 탐지기들을 포함하는, 광자 탐지기 어레이 ―
    상기 광자 방출기는, 상기 광자 탐지기 어레이가 상기 물품의 표면에 있는 하나 또는 그 초과의 피처들로부터의 상기 산란된 광자들을 수용하는 동안 진동들을 최소화하도록 구성된 플래시 램프임 ―; 및
    상기 산란된 광자들로부터 상기 물품의 표면에 있는 하나 또는 그 초과의 피처들을 맵핑하기 위한 맵핑 수단,
    을 포함하며, 상기 장치는, 그의 가장 작은 치수에 있어 80nm보다 더 작은 피처들을 맵핑하도록 동작가능한, 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 장치는, 상기 물품의 표면상에 광자들을 방출하면서 고정 포지션에 물품을 보유하도록 구성되는, 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 장치는 초당 1개의 물품보다 더 빠른 레이트로 물품들을 프로세싱하도록 동작가능한, 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 장치는, 그의 가장 작은 치수에 있어 25nm 보다 더 작은 피처들을 맵핑하도록 동작가능한, 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 맵핑 수단은, 위치와 관련하여 적어도 10-㎛ 정확도로 피처들을 맵핑하도록 동작가능한, 장치.
  12. 장치로서,
    물품의 표면상에 광자들을 방출하기 위한 광자 방출 수단;
    상기 물품의 표면에 있는 피처들로부터의 산란된 광자들을 탐지하기 위한 광자 탐지 수단 ―
    상기 광자 방출 수단은, 상기 광자 탐지 수단이 상기 물품의 표면에 있는 피처들로부터의 상기 산란된 광자들을 수용하는 동안 진동들을 최소화하도록 구성된 플래시 램프임 ―; 및
    상기 산란된 광자들로부터 상기 물품의 표면에 있는 피처들을 맵핑하기 위한 맵핑 수단
    을 포함하며, 상기 장치는 매 100초마다 1개의 물품보다 더 빠른 레이트로 물품들을 프로세싱하도록 동작가능한, 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 장치는, 상기 물품의 표면상에 광자들을 방출하면서 고정 포지션에 물품을 보유하도록 구성되는, 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 장치는 초당 5개의 물품보다 더 빠른 레이트로 물품들을 프로세싱하도록 동작가능한, 장치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 장치는, 그의 가장 작은 치수에 있어 80nm보다 더 작은 피처들을 맵핑하도록 동작가능한, 장치.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 맵핑 수단은 추가로, 상기 물품의 표면에 있는 피처들로부터의 상기 산란된 광자들의 산란 세기 분포들을 분석하기 위한 것인, 장치.
  17. 디바이스로서,
    물품의 표면상에 광자들을 방출하도록 구성된 광자 방출기 ―
    상기 광자 방출기는, 광자 탐지기 어레이가 상기 물품의 표면에 대한 피처들로부터의 산란된 광자들을 수용하는 동안 진동들을 최소화하도록 구성된 플래시 램프임 ―; 및
    상기 광자 탐지기 어레이에 의해 제공되는 신호들로부터 상기 물품의 표면에 대한 피처들을 맵핑하도록 구성된 피처 맵퍼(feature mapper)를 포함하며,
    상기 피처 맵퍼는, 상기 광자 탐지기 어레이에 수용되는 광자들을 분석함으로써 상기 물품의 표면에 대한 피처들을 특징화시키도록 구성되는, 디바이스.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 피처 맵퍼는 상기 물품의 표면에 대한 피처들을 정성적으로 특징화시키거나, 상기 물품의 표면에 대한 피처들을 정량적으로 특징화시키거나, 또는 상기 물품의 표면에 대한 피처들을 정량적 및 정성적으로 특징화시키도록 구성되는, 디바이스.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 물품의 표면에 대한 피처들을 정량적으로 특징화시키는 것은, 상기 물품의 표면에 대한 피처들의 크기를 결정하는 것, 상기 물품의 표면에 대한 피처들의 수를 결정하는 것, 또는 상기 물품의 표면에 대한 피처들의 크기 및 수를 결정하는 것을 포함하는, 디바이스.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 디바이스는, 그의 가장 작은 치수에 있어 80nm보다 더 작은 피처들을 맵핑하도록 동작가능한, 디바이스.
  21. 제 2 항에 있어서,
    상기 광자 방출기는 상기 물품의 전체 표면에 걸쳐 균일하게 광자들을 방출하도록 추가로 구성되는, 장치.
  22. 제 8 항에 있어서,
    상기 광자 방출기는 상기 물품의 전체 표면에 걸쳐 균일하게 광자들을 방출하도록 추가로 구성되는, 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 플래시 램프는 고속(high-speed) 플래시 램프인, 장치.
  24. 제 16 항에 있어서,
    상기 물품의 표면에 있는 피처들로부터의 상기 산란된 광자들의 산란 세기 분포들을 분석하는 것은 상기 물품의 표면에 있는 피처들의 크기들을 결정하는 것을 포함하는, 장치.
  25. 삭제
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