KR102116618B1 - Inspection apparatus for surface of optic specimen and controlling method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
아래의 설명은 광학 시편 표면 검사 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The following description relates to an optical specimen surface inspection apparatus and a control method thereof.
나노초(ns, 10-9s) 레이저 시스템의 경우, 광학 요소(optic element)의 표면 위 다층 유전체 코팅(multilayer dielectric coating)의 표면 손상 문턱 값은 10 J/cm2 로 알려져 있다(TML I 기준). 또한, 펨토초(fs, 10-15s) 레이저 시스템의 경우 광학 요소의 표면 위 다층 유전체 코팅의 표면 손상 문턱 값은 0.3 J/cm2 로 알려져 있다(TML I 기준). 또한, 일반적인 수십 테라와트(TW) 이상의 대형 고출력 펨토초 레이저 시스템에서 레이저 빔의 에너지 밀도는 약 0.1 J/cm2 정도에 셋팅 되어있다. In the case of a nanosecond (ns, 10 -9 s) laser system, the surface damage threshold of the multilayer dielectric coating on the surface of the optical element is known to be 10 J / cm 2 (based on TML I). . In addition, in the case of a femtosecond (fs, 10 -15 s) laser system, the surface damage threshold of the multilayer dielectric coating on the surface of the optical element is known to be 0.3 J / cm 2 (based on TML I). In addition, the energy density of the laser beam is set to about 0.1 J / cm 2 in a large high-power femtosecond laser system of more than several tens of terawatts (TW).
이와 같이 나노초 레이저 시스템에 비해서 펨토초 레이저 시스템의 경우 표면 손상 문턱 값이 매우 낮은 수준으로, 펨토초 레이저 시스템의 경우 광학 요소의 표면의 손상 문턱 값과 레이저 빔의 에너지 밀도와 큰 차이가 없음을 확인할 수 있다. Thus, compared to the nanosecond laser system, the femtosecond laser system has a very low surface damage threshold, and in the case of the femtosecond laser system, it can be confirmed that there is no significant difference between the damage threshold value of the optical element surface and the energy density of the laser beam. .
또한, 특히 광학 요소의 표면의 특성에 의해서, 반사된 레이저 빔의 파면은 특정 표면의 국부 영역 내에서 손상 문턱 값을 넘어서는 레이저 빔의 에너지 밀도를 발생시킬 수 있기 때문에, 펨토초 레이저 시스템과 같이, 고출력 레이저 광원을 활용하는 광학계에 사용되는 광학 요소의 경우, 그 표면의 상태를 정확히 검사하는 것이 매우 중요하다.Also, because of the nature of the surface of the optical element, the wavefront of the reflected laser beam can generate the energy density of the laser beam beyond the damage threshold within the local area of the specific surface, such as a femtosecond laser system, high power In the case of optical elements used in optical systems utilizing laser light sources, it is very important to accurately inspect the condition of the surface.
한편, 광학 요소에는 가공 중에 형성된 표면의 툴 마크(tool mark) 또는 스트립 패턴(stripped pattern) 등의 가공 흔적들이 잔존하게 된다. 이러한 광학 요소에 조사된 레이저 빔이 반사된 직후에는, 반사 전과 비교하여 레이저 파면의 변화 정도가 크지 않지만, 레이저 빔의 진행거리가 증가함에 따라 형성되는 레이저 파면에서 그 모습이 두드러지거나 회절 효과 등에 의해 반사 전의 레이저 빔 파면을 기대하기 힘들다는 문제가 있다. On the other hand, processing marks such as a tool mark or a stripped pattern of a surface formed during processing remain on the optical element. Immediately after the laser beam irradiated to such an optical element is reflected, the degree of change of the laser wavefront is not large compared to that before reflection, but the appearance of the laser wavefront formed by the increase in the distance of the laser beam is prominent or due to a diffraction effect, etc. There is a problem that it is difficult to expect the laser beam wavefront before reflection.
예를 들어, 레이저 빔의 진행 경로 내에 반사 거울을 추가로 적용할 경우 레이저 파면의 불균일성으로 인하여 반사 거울의 특정 표면 위에 표면 손상(surface damage)을 발생시킬 수 있는 심각한 문제점이 대두된다.For example, when a reflection mirror is additionally applied in a path of the laser beam, a serious problem arises that may cause surface damage on a specific surface of the reflection mirror due to non-uniformity of the laser wavefront.
따라서, 광학 요소의 표면 자체에 대한 상태를 측정하는 것만으로는 이상의 문제점을 예방하기 어렵기 때문에, 실제 광학계에 광학 요소를 적용하였을 때의 전체 광학계의 신뢰성을 보증하기 위하여는, 각각의 광학 요소에 조사 후 반사되는 레이저 빔의 진행 거리에 따른 파면 정보를 획득하고, 이를 통해 제작된 광학 요소의 표면 품질(surface quality)에 따른 레이저 빔의 진행 효과를 정량적으로 측정할 필요가 있다.Therefore, it is difficult to prevent the above-described problem only by measuring the state of the surface of the optical element itself. In order to guarantee the reliability of the entire optical system when the optical element is applied to the actual optical system, each optical element is After irradiation, it is necessary to acquire wavefront information according to the traveling distance of the reflected laser beam, and quantitatively measure the progressing effect of the laser beam according to the surface quality of the manufactured optical element.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.The above-described background technology is possessed or acquired by the inventor during the derivation process of the present invention, and is not necessarily a known technology disclosed to the public before the filing of the present invention.
일 실시 예의 목적은 광학 요소의 가공 중에 형성된 mm 급 표면파형(waviness) 및/또는 μm 급 툴 마크(tool mark)의 주기적인 구조에서 반사된 레이저 파면 및 회절 무늬를 연속 측정하는 광학 시편 표면 검사 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.The purpose of one embodiment is an optical specimen surface inspection apparatus for continuously measuring laser wavefronts and diffraction patterns reflected in a periodic structure of a mm class waviness and / or a μm class tool mark formed during processing of an optical element. And a control method therefor.
일 실시 예에 따른 광학 시편 표면 검사 장치는, 광학 시편으로부터 반사된 레이저의 진행 거리별로 레이저 파면 정보를 획득할 수 있다.The apparatus for inspecting the surface of an optical specimen according to an embodiment may acquire laser wavefront information according to a traveling distance of a laser reflected from the optical specimen.
상기 광학 시편 표면 검사 장치는, 상기 광학 시편에 조사되는 레이저를 생성하기 위한 레이저 광원; 상기 광학 시편을 파지하기 위한 시편 홀더; 상기 광학 시편으로부터 반사된 레이저를 평행 광선속으로 형성하기 위한 출사측 시준부; 및 상기 출사측 시준부로부터 출사되어, 상기 광학 시편의 표면파형(waviness)에 의해 형성된 레이저의 파면을 촬영하기 위한 제 1 카메라를 포함할 수 있다.The optical specimen surface inspection apparatus includes: a laser light source for generating a laser irradiated to the optical specimen; A specimen holder for holding the optical specimen; An emission side collimation unit for forming a laser reflected from the optical specimen into parallel beams; And a first camera that is emitted from the collimating portion on the emitting side and photographs a wavefront of the laser formed by the waviness of the optical specimen.
상기 광학 시편 표면 검사 장치는, 상기 레이저의 진행 방향을 기준으로 상기 출사측 시준부의 하류에 위치하는 연장부를 더 포함하고, 상기 연장부는, 상기 레이저의 진행 방향을 기준으로 순차적으로 위치하여, 상기 레이저의 진행 경로를 전환시키는 복수 개의 경로 전환 반사 거울을 구비할 수 있다.The optical specimen surface inspection device further includes an extension portion located downstream of the exit collimation portion based on the direction of the laser, and the extension portion is sequentially positioned based on the direction of the laser to move the laser. It may be provided with a plurality of path-reflecting reflection mirror for changing the path of the progress.
상기 복수 개의 경로 전환 반사 거울에 의해 반사되는 상기 레이저의 진행 경로는, 시계 방향 또는 반시계 방향으로 형성되고, 외측으로부터 내측을 향할 수 있다.The traveling path of the laser reflected by the plurality of path changing reflection mirrors is formed in a clockwise or counterclockwise direction, and may be directed from the outside to the inside.
상기 연장부는, 상기 복수 개의 경로 전환 반사 거울 중 인접한 한 쌍의 경로 전환 반사 거울 사이에 위치하는 측정용 반사 거울을 더 포함하고, 상기 제 1 카메라는 상기 측정용 반사 거울의 반사 방향에 위치할 수 있다.The extension portion further includes a measurement reflection mirror positioned between a pair of adjacent path conversion reflection mirrors among the plurality of path conversion reflection mirrors, and the first camera may be positioned in a reflection direction of the measurement reflection mirror. have.
상기 광학 시편 표면 검사 장치는, 상기 광학 시편에 조사되는 레이저를 평행 광선속으로 형성하기 위한 조사측 시준부를 더 포함하고, 상기 조사측 시준부는, 상기 레이저의 진행 방향을 기준으로 순차적으로 배치되는 제 1 볼록 거울 및 제 1 오목 거울을 포함하고, 상기 출사측 시준부는, 상기 레이저의 진행 방향을 기준으로 순차적으로 배치되는 제 2 오목 거울 및 제 2 볼록 거울을 포함할 수 있다.The optical specimen surface inspection apparatus further includes an irradiation-side collimation unit for forming a laser irradiated on the optical specimen in parallel light beams, and the irradiation-side collimation unit is sequentially arranged based on a direction of the laser. A convex mirror and a first concave mirror may be included, and the emission-side collimation unit may include a second concave mirror and a second convex mirror that are sequentially arranged based on the traveling direction of the laser.
상기 광학 시편 표면 검사 장치는, 제 1 평면 반사 거울 및 상기 제 1 볼록 거울을 포함하고, 상기 제 1 평면 반사 거울 및 제 1 볼록 거울의 위치를 변경 가능한 제 1 플립 마운트; 제 2 평면 반사 거울 및 상기 제 1 오목 거울을 포함하고, 상기 제 2 평면 반사 거울 및 제 1 오목 거울의 위치를 변경 가능한 제 2 플립 마운트; 상기 광학 시편으로부터 반사되어, 상기 광학 시편의 툴 마크(tool mark)에 의해 형성된 레이저의 회절 무늬를 촬영하기 위한 제 2 카메라를 더 포함할 수 있다.The optical specimen surface inspection apparatus may include a first flip mount including a first planar reflective mirror and the first convex mirror, and changeable positions of the first planar reflective mirror and the first convex mirror; A second flip mount including a second planar reflective mirror and the first concave mirror, the position of the second planar reflective mirror and the first concave mirror being changeable; A second camera for reflecting from the optical specimen and photographing the diffraction pattern of the laser formed by the tool mark of the optical specimen may be further included.
상기 광학 시편 표면 검사 장치는, 상기 제 1 플립 마운트 및 제 2 플립 마운트를 제어하기 위한 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 표면파형 검사모드에서, 상기 제 1 볼록 거울 및 제 1 오목 거울이 상기 레이저의 진행 경로 상에 위치하도록 제어하고, 툴 마크 검사모드에서, 상기 제 1 평면 반사 거울 및 제 2 평면 반사 거울이 상기 레이저의 진행 경로 상에 위치하도록 제어할 수 있다.The optical specimen surface inspection apparatus further includes a control unit for controlling the first flip mount and the second flip mount, and in the surface waveform inspection mode, the first convex mirror and the first concave mirror are the It is controlled to be positioned on the traveling path of the laser, and in the tool mark inspection mode, the first plane reflective mirror and the second plane reflective mirror may be controlled to be positioned on the traveling path of the laser.
상기 레이저로 상기 광학 시편의 임의의 지점을 조사할 수 있도록, 상기 시편 홀더 및 상기 제 2 평면 반사 거울 중 적어도 하나 이상은 2자유도로 틸팅 움직일 수 있다. At least one or more of the specimen holder and the second planar reflection mirror may be tilted with two degrees of freedom so as to irradiate an arbitrary point of the optical specimen with the laser.
상기 광학 시편 표면 검사 장치는, 상기 제 1 카메라로 유입되는 에너지가 포화되는 것을 방지하기 위하여, 상기 레이저 광원으로부터 출사되는 레이저의 에너지를 감쇠시키기 위한 적어도 하나 이상의 부분 반사 거울을 더 포함할 수 있다.The optical specimen surface inspection apparatus may further include at least one partially reflective mirror for attenuating the energy of the laser emitted from the laser light source, in order to prevent the energy flowing into the first camera from being saturated.
상기 레이저 광원 및 제 1 카메라 사이에서 상기 레이저의 진행 경로 상에 위치한 광학 요소는, 상기 광학 시편을 제외하고 폴리싱(polishing) 처리하여 주기적인 구조를 갖지 않도록 랜더마이징(randomizing)될 수 있다. The optical element positioned on the path of travel of the laser between the laser light source and the first camera may be randomized so as not to have a periodic structure by polishing except for the optical specimen.
상기 연장부는, 상기 레이저의 진행 경로 상에 배치되어, 진행하는 레이저를 상기 연장부의 중심으로부터 외부를 향하여 반사시키는 측정용 반사 거울을 더 포함하고, 상기 제 1 카메라는, 상기 측정용 반사 거울으로부터 반사되는 레이저의 파면을 촬영할 수 있다. The extension portion is disposed on the traveling path of the laser, and further includes a reflection mirror for measurement that reflects the traveling laser from the center of the extension toward the outside, and the first camera reflects from the reflection mirror for measurement. The laser wavefront can be photographed.
상기 광학 시편 표면 검사 장치는, 상기 제 1 카메라를 통하여 촬영된 레이저 파면을 통하여, 보강 간섭의 최대치를 계산하고, 상기 반사된 레이저의 진행 거리에 따른 상기 보강 간섭의 최대치에 대한 정보를 사용자에게 출력하는 제어부를 더 포함할 수 있다. The optical specimen surface inspection apparatus calculates a maximum value of constructive interference through a laser wavefront photographed through the first camera, and outputs information on the maximum value of constructive interference according to a traveling distance of the reflected laser to a user It may further include a control unit.
상기 제어부는, 상기 반사된 레이저의 진행 거리 중 상기 보강 간섭의 최대치가 펨토초 레이저에 대한 손상 문턱 값을 초과하는 영역에 대한 정보를 사용자에게 출력할 수 있다. The controller may output information on a region in which the maximum value of the constructive interference among the traveling distances of the reflected laser exceeds the damage threshold value for the femtosecond laser.
상기 제어부는, 상기 시편 홀더에 광학 시편 대신 랜더마이징된 평면 반사 거울이 삽입된 상태에서 상기 제 1 카메라로 촬영한 백그라운드(background) 영상을 기초로, 상기 광학 시편의 표면파형에 의해 형성된 레이저의 파면의 촬영 영상을 보정하여 사용자에게 출력할 수 있다.The control unit, on the basis of the background image taken with the first camera in a state in which a randomized planar reflection mirror is inserted into the specimen holder instead of an optical specimen, a wavefront of the laser formed by the surface waveform of the optical specimen It can correct the captured image and output it to the user.
일 실시 예에 따른 광학 시편 표면 검사 장치의 제어 방법은, 광학 시편으로부터 반사된 레이저의 진행 거리별로 레이저 파면 정보를 획득할 수 있다. In the control method of the optical specimen surface inspection apparatus according to an embodiment, laser wavefront information may be acquired for each traveling distance of the laser reflected from the optical specimen.
상기 광학 시편 표면 검사 장치는, 상기 광학 시편에 조사되는 레이저를 생성하기 위한 레이저 광원; 상기 광학 시편을 파지하기 위한 시편 홀더; 상기 광학 시편의 표면파형(waviness)에 의해 형성된 레이저의 파면을 촬영하기 위한 제 1 카메라; 및 상기 레이저의 진행 방향을 기준으로 순차적으로 위치하여, 상기 레이저의 진행 경로를 전환시키는 복수 개의 경로 전환 반사 거울을 구비할 수 있다. The optical specimen surface inspection apparatus includes: a laser light source for generating a laser irradiated to the optical specimen; A specimen holder for holding the optical specimen; A first camera for photographing the wavefront of the laser formed by the waviness of the optical specimen; And a plurality of path-reflecting reflection mirrors sequentially positioned based on the direction of the laser to switch the path of the laser.
상기 광학 시편 표면 검사 장치는, 상기 광학 시편으로부터 반사되어, 상기 광학 시편의 툴 마크(tool mark)에 의해 형성된 레이저의 회절 무늬를 촬영하기 위한 제 2 카메라를 더 포함하고, 상기 광학 시편 표면 검사 장치의 제어 방법은, 사용자로부터 검사 모드를 입력받는 단계; 입력받은 상기 검사 모드에 따라서, 상기 레이저 광원 및 시편 홀더 사이에 배치되는 광학 요소들을 변경시켜 상기 광학 시편 표면 검사 장치의 배열(configuration)을 전환시키는 단계; 및 상기 광학 시편 표면 검사 장치의 배열이 전환된 상태에서, 상기 광학 시편의 표면파형 또는 툴 마크에 대한 정보를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.The optical specimen surface inspection apparatus further includes a second camera for reflecting from the optical specimen and photographing a diffraction pattern of a laser formed by a tool mark of the optical specimen, wherein the optical specimen surface inspection apparatus The control method includes receiving an inspection mode from a user; Changing the configuration of the optical specimen surface inspection apparatus by changing optical elements disposed between the laser light source and the specimen holder according to the received inspection mode; And measuring the information on the surface waveform or tool mark of the optical specimen while the arrangement of the optical specimen surface inspection device is switched.
일 실시 예에 따르면, 광학 시편의 표면파형(waviness)에 의해 나타나는 진행 거리별 레이저 파면 측정을 통해 고출력 레이저 광학계의 손상 문턱 값(damage threshold) 영역 내에서 적용 가능한 진행거리를 정량적으로 결정할 수 있다.According to an embodiment, the applicable travel distance within the damage threshold region of the high-power laser optical system may be quantitatively determined through laser wavefront measurement for each travel distance indicated by the waviness of the optical specimen.
일 실시 예에 따르면, 광학 시편의 툴 마크(tool mark)에 의해 나타나는 회절 무늬의 세기를 관측함으로써 nm 급 높이 및 μm 급 길이의 주기를 갖는 패턴 유무를 판단하는데 효과적으로 적용될 수 있다.According to one embodiment, by observing the intensity of the diffraction pattern represented by the tool mark (tool mark) of the optical specimen it can be effectively applied to determine the presence or absence of a pattern having a period of nm level and μm class length.
도 1은 일 실시 예에 따른 광학 시편 표면 검사 장치의 표면파형 검사 배열을 나타내는 구성도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 광학 시편 표면 검사 장치의 툴 마크 검사 배열을 나타내는 구성도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 플립 마운트를 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 광학 시편 표면 검사 장치의 블록도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 광학 시편 표면 검사 장치의 제어 방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 광학 시편 표면 검사 장치의 표면파형 검사 모드를 이용하여, 광학 시편에 조사된 후 반사된 레이저의 진행 거리별로 획득된 레이저 파면 정보를 이용하여, 전달 길이(propagation length) 대비 레이저 강도(intensity)를 나타낸 그래프이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 광학 시편 표면 검사 장치의 툴 마크 검사 모드를 이용하여, 광학 시편으로부터 반사된 레이저의 레이저 회절 무늬를 이용하여, 특정 회절 차수에서 관측된 회절 무늬의 상대적인 세기 변화를 나타내는 그래프이다.1 is a configuration diagram showing the surface waveform inspection arrangement of the optical specimen surface inspection apparatus according to an embodiment.
2 is a block diagram showing a tool mark inspection arrangement of an optical specimen surface inspection apparatus according to an embodiment.
3 is a view showing a flip mount according to an embodiment.
4 is a block diagram of an optical specimen surface inspection apparatus according to an embodiment.
5 is a view showing a control method of an optical specimen surface inspection apparatus according to an embodiment.
6 is a propagation length using a surface wave form inspection mode of an optical specimen surface inspection apparatus according to an embodiment, using laser wavefront information obtained for each traveling distance of a reflected laser after being irradiated to the optical specimen It is a graph showing the contrast laser intensity (intensity).
Figure 7 shows the relative intensity change of the diffraction pattern observed at a specific diffraction order, using the laser diffraction pattern of the laser reflected from the optical specimen, using the tool mark inspection mode of the optical specimen surface inspection apparatus according to an embodiment It is a graph.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail through exemplary drawings. It should be noted that in adding reference numerals to the components of each drawing, the same components have the same reference numerals as possible even though they are displayed on different drawings. In addition, in describing the embodiments, when it is determined that detailed descriptions of related well-known configurations or functions interfere with understanding of the embodiments, detailed descriptions thereof will be omitted.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), (b), and the like can be used. These terms are only for distinguishing the component from other components, and the nature, order, or order of the component is not limited by the term. When a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, that component may be directly connected to or connected to the other component, but another component between each component It should be understood that may be "connected", "coupled" or "connected".
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in any one embodiment and components including a common function will be described using the same name in other embodiments. Unless there is an objection to the contrary, the description described in any one embodiment may be applied to other embodiments, and a detailed description will be omitted in the overlapped range.
도 1은 일 실시 예에 따른 광학 시편 표면 검사 장치의 표면파형 검사 배열을 나타내는 구성도이다. 1 is a configuration diagram showing the surface waveform inspection arrangement of the optical specimen surface inspection apparatus according to an embodiment.
도 1을 참조하면, 광학 시편 표면 검사 장치(1)는, 광학 시편(S)으로부터 반사된 레이저의 진행 거리별로 레이저 파면 정보를 획득하고, 사용자에게 제공할 수 있다. 이와 같은 장치에 의하면, 특히, 비축 및/또는 비구면 렌즈와 같은 특이한 형상을 갖는 광학 시편(S)의 상태를 측정하는 데에 유리하다. 광학 시편 표면 검사 장치(1)는, 레이저 광원(11), 시편 홀더(12), 제 1 카메라(13), 연장부(14), 조사측 시준부(15), 출사측 시준부(16) 및 빔 전처리부(17)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the optical specimen
레이저 광원(11), 광학 시편(S)에 조사되는 레이저를 생성할 수 있다. 레이저 광원(11)으로는, 예를 들어, 고출력을 갖는 펨토초 레이저 광원을 사용할 수 있다.A laser irradiated onto the
시편 홀더(12)는, 광학 시편(S)을 파지할 수 있다. 예를 들어, 시편 홀더(12)는 다양한 광학 시편(S)을 파지할 수 있도록, 파지 직경을 조절 가능한 파지 기구를 포함할 수 있다. The
제 1 카메라(13)는, 출사측 시준부(16)로부터 출사되어, 광학 시편(S)의 표면파형(waviness)에 의해 형성된 레이저의 파면을 촬영할 수 있다. 도 1에 도시된 것처럼 제 1 카메라(13)는, 연장부(14) 내의 레이저 진행 경로 상에서 다양하게 위치를 변경하여 가며, 레이저의 진행 거리별 레이저 파면 정보를 획득할 수 있다. 제 1 카메라(13)로는, 예를 들어, CCD를 이용할 수 있다.The
예를 들어, 광학 시편 표면 검사 장치(1)는, 제 1 카메라(13)의 위치를 감지하는 센서부(미도시)를 포함하고, 제어부(20, 도 4 참조)는, 상기 센서부에 의해 감지된 제 1 카메라(13)의 위치 정보에 기초하여, 광학 시편(s)으로부터 제 1 카메라(13)까지의 레이저의 진행 거리를 결정하고, 진행 거리별로, 제 1 카메라(13)에서 획득된 레이저 파면 정보를 매칭시킬 수 있다. 상기 센서부의 경우, 예를 들어, 광학 시편 표면 검사 장치(1)가 위치한 테이블 상에 설치되어, 제 1 카메라(13)가 놓인 위치를 감지하는 압력 센서를 사용할 수 있다. 다른 예로, 테이블의 상측에 설치되어 제 1 카메라(13)의 위치를 촬영하는 영상 촬영 수단에 기초하여, 제 1 카메라(13)의 위치를 이미지 분석을 통해 산출할 수도 있다. 기타 센서부는 통상의 기술자에게 알려진 다양한 수단으로 마련될 수 있음을 밝혀 둔다. For example, the optical specimen
연장부(14)는, 레이저의 진행 방향을 기준으로 출사측 시준부(16)의 하류에 위치할 수 있다. 연장부(14)는, 레이저의 진행 방향을 기준으로 순차적으로 위치하여, 레이저의 진행 경로를 전환시키는 복수 개의 경로 전환 반사 거울(141)을 구비할 수 있다. 복수 개의 경로 전환 반사 거울(141)에 의해 반사되는 레이저의 진행 경로는, 시계 방향 또는 반시계 방향으로 형성되고, 외측으로부터 내측을 향할 수 있다. 도 1 및 도 2에는 반시계 방향으로 변경되면서, 외측으로부터 내측을 향하여 소용돌이 형태로 진행하는 라운드 트립(round trip) 구조의 레이저의 경로가 예시적으로 도시되어 있다. The
한편, 도시된 것과 달리, 연장부(14)는, 레이저의 진행 경로 상에 배치되어, 진행하는 레이저를 상기 연장부의 중심으로부터 외부를 향하여 반사시키는 측정용 반사 거울(미도시)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 측정용 반사 거울은, 복수 개의 경로 전환 반사 거울(141) 중 인접한 한 쌍의 경로 전환 반사 거울(141) 사이에 위치할 수 있다. 이 경우, 제 1 카메라(13)는, 측정용 반사 거울으로부터 반사되는 레이저의 파면을 촬영할 수 있다. 다시 말하면, 제 1 카메라(13)는, 측정용 반사 거울의 반사 방향에 위치할 수 있다. 예를 들어, 반사 거울 및 제 1 카메라(13)는, 일체로 제공될 수 있다. 예를 들어, 연장부(14)는 반사 거울을 레이저 진행 경로를 따라 이동시키는 구동부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 구성을 통하여, 제 1 카메라(13)에서 레이저의 진행 거리별 레이저 파면 정보를 연속적으로 측정할 수도 있다.On the other hand, unlike the illustrated, the
조사측 시준부(15)는, 레이저 광원(11)으로부터 발생된 레이저 빔의 직경을 확대시켜 광학 시편(S)의 넓은 면적에 조사되게 할 수 있다. 이와 같은 관점에서, 조사측 시준부(15)는, "빔 확대부"라고 할 수도 있다. 예를 들어, 조사측 시준부(15)는, 레이저 광원(11)으로부터 발생된 레이저 빔의 직경을 확대시키기 위한 제 1 볼록 거울(151a)과, 제 1 볼록 거울(151a)로부터 반사된 레이저 빔을 평행 광선속으로 형성시키기 위한 제 1 오목 거울(152a)을 포함할 수 있다. 제 1 볼록 거울(151a) 및 제 1 오목 거울(152a)은, 레이저의 진행 방향을 기준으로 순차적으로 배치될 수 있다. 조사측 시준부(15)는, 광학 시편(S)에 조사되는 레이저 빔을 확대된 평행 광선속으로 형성시킬 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 충분히 큰 직경을 갖는 레이저 빔을 이용하여 광학 시편(S)의 mm 급 표면파형에 의해 발생되는 레이저 파면 정보를 넓은 영역에서 신속히 획득할 수 있으면서도, 광학 시편(S)의 직경보다 레이저 빔의 직경을 작게 하여 광학 시편(S)의 테두리 부분에서 발생되는 엣지 효과(edge effect)에 의한 회절(diffraction)의 영향이 관측되는 문제를 방지할 수 있다.The irradiation-
출사측 시준부(16)는, 광학 시편(S)으로부터 반사된 레이저 빔의 직경을 축소시켜 제 1 카메라(13)의 센서 크기에 적정한 직경을 갖는 레이저 빔을 형성할 수 있다. 이와 같은 관점에서, 출사측 시준부(16)는, "빔 축소부"라고 할 수도 있다. 예를 들어, 출사측 시준부(16)는, 레이저 광원(11)으로부터 발생된 레이저 빔의 직경을 축소시키기 위한 제 2 오목 거울(161)과, 제 2 오목 거울(161)로부터 반사된 레이저 빔을 평행 광선속으로 형성시키기 위한 제 2 볼록 거울(162)을 포함할 수 있다. 다시 말하면, 출사측 시준부(16)는, 광학 시편(S)으로부터 반사되는 레이저를 평행 광선속으로 형성시킬 수 있다. 제 2 오목 거울(161) 및 제 2 볼록 거울(162)은, 레이저의 진행 방향을 기준으로 순차적으로 배치될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 출사측 시준부(16)로부터 출사되는 레이저 빔의 일정한 직경을 가지므로, 레이저의 진행 거리의 증감에 무관하게 동일한 제 1 카메라(13)를 이용하여 레이저 파면 정보를 획득할 수 있다. The exit-
빔 전처리부(17)는, 제 1 카메라(13)로 유입되는 에너지가 포화되는 것을 방지하기 위하여, 레이저 광원(11)으로부터 출사되는 레이저의 에너지를 감쇠(attenuation)시킬 수 있다. 빔 전처리부(17)는, 적어도 하나 이상의 부분 반사 거울(171a, 172a, partial reflective mirror)을 포함할 수 있다. 부분 반사 거울(171a, 172a)에 의하면 빛을 투과시키지 않고도 에너지를 감쇠시킬 수 있으므로, ND 필터 등을 이용할 때와 비교하여 빛을 투과시키는 과정에서 발생되는 회절 영향에 따른 노이즈를 원천적으로 차단할 수 있다. The
한편, 레이저 광원(11) 및 제 1 카메라(13) 사이에서 레이저의 진행 경로 상에 위치한 각종 광학 요소(171a, 172a, 151a, 152a, 161, 162, 141)는, 모두 투과 광학 요소가 아닌 반사 광학 요소임을 확인할 수 있다. 또한, 상기 각종 광학 요소 중 광학 시편(S)을 제외하고 폴리싱(polishing) 처리하여 주기적인 구조를 갖지 않도록 랜더마이징(randomizing)된 것일 수 있다. 이를 통하여, 레이저 빔이 광학 요소를 투과하는 과정에서 발생되는 회절 현상이나, 렌즈 투과 후 분산 효과(dispersion effect)나, 광학 요소 자체의 재질에 의한 영향이 최종 결과에 미치는 노이즈를 최소화하고, 결과물의 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있다.On the other hand, the various
도 2는 일 실시 예에 따른 광학 시편 표면 검사 장치의 툴 마크 검사 배열을 나타내는 구성도이다.2 is a block diagram showing a tool mark inspection arrangement of an optical specimen surface inspection apparatus according to an embodiment.
도 2를 참조하면, 광학 시편 표면 검사 장치(1)는, 제 2 카메라(18) 및 홀 스크린(19)을 더 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 광학 시편 표면 검사 장치(1)의 툴 마크 검사 배열(configuration)을, 도 1에 도시된 표면파형 검사 배열과 비교할 때, 조사측 시준부(15)의 제 1 볼록 거울(151a) 및 제 1 오목 거울(152a)이, 각각 제 1 평면 반사 거울(151b) 및 제 2 평면 반사 거울(152b)로 변경되고, 빔 전처리부(17)의 제 1 부분 반사 거울(171a) 및 제 2 부분 반사 거울(172a)이, 각각 제 1 평면 반사 거울(171b) 및 제 2 평면 반사 거울(172b)로 변경되었음을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 2, the optical specimen
시편 홀더(12)는, 예를 들어, 적어도 일 방향으로 틸팅 가능하게 제공됨으로써, 레이저 빔의 경로가 출사측 시준부(16)를 향하는 대신, 홀 스크린(19)을 통과하여 제 2 카메라(18)로 향하도록 할 수 있다. The
이와 같은 구조에 의하면, 레이저 광원(11)으로부터 생성된 작은 직경을 갖는 레이저 빔이 광학 시편(S)에 조사될 수 있다. 따라서, 제 2 카메라(18)는, 광학 시편(S)으로부터 반사되어, 광학 시편(S)의 툴 마크(tool mark)에 의해 형성된 레이저의 회절 무늬를 촬영할 수 있다. 상기 회절 무늬는 nm 급 높이 및 μm 급 길이의 주기를 갖는 패턴을 가질 수 있다. According to this structure, a laser beam having a small diameter generated from the
시편 홀더(12) 및 제 2 평면 반사 거울(152b) 중 적어도 하나 이상은 레이저로 광학 시편(S)의 임의의 지점을 조사할 수 있도록, 2자유도로 틸팅 움직임 가능하게 제공될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 광학 시편(S)의 전 영역에 대하여 툴 마크(tool mark)에 의해 형성된 레이저의 회절 무늬를 획득할 수 있다.At least one of the
홀 스크린(19, holed screen)은, 시편 홀더(12) 및 제 2 카메라(18) 사이에 설치될 수 있다. 홀 스크린(19)에 의하면, 홀 스크린(19) 상에 맺힌 회절 무늬 개수, 0차 회절 무늬와 특정(1차, 2차, 3차, ?) 회절 무늬 사이의 거리, 레이저가 입사된 시편 임의 지점에서 특정 회절 무늬 사이의 거리 정보들로부터 회절무늬의 각도 (θm) 를 알 수 있어, 회절격자 방정식 d(sinθi ± sinθm)=mλ에서 툴 마크(tool mark)의 간격(d)을 유추할 수 있다. 또한, 홀 스크린(19)에 형성된 구멍을 통과하여 제 2 카메라(18)에 유입된 회절무늬의 상대적인 세기변화를 정량적으로 측정할 수 있다. A
한편, 도 1 및 도 2에 각각 도시된 배열 사이에서, 광학 요소들의 변경은, 예를 들어 후술할 플립 마운트(flip mount) 등을 이용하여 수행될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 2가지 모드, 즉, 표면파형 검사 모드 및 툴 마크 검사 모드에서 모두 동일한 광 경로를 유지할 수 있기 때문에, 새로이 광축을 조절하는 등의 추가적인 작업 없이도, 2가지 종류의 검사를 하나의 장치(1)를 통하여 신속하게 수행할 수 있다. On the other hand, between the arrangements shown in FIGS. 1 and 2, respectively, the change of the optical elements may be performed using, for example, a flip mount or the like, which will be described later. According to this structure, since the same optical path can be maintained in both modes, i.e., the surface wave inspection mode and the tool mark inspection mode, two types of inspection are performed without additional work such as newly adjusting the optical axis. It can be performed quickly through the device (1).
도 3은 일 실시 예에 따른 플립 마운트를 나타내는 도면이다.3 is a view showing a flip mount according to an embodiment.
도 3을 참조하면, 플립 마운트(F)는, 적어도 2 이상의 광학 요소(optic element)가 선택적으로 설정된 동일한 위치에 오게 할 수 있다. 플립 마운트(F)는, 지지대와, 지지대에 대하여 회전 가능하게 설치되는 지지 프레임을 포함할 수 있다. 지지 프레임에는 적어도 2 이상의 광학 요소를 설치할 수 있는 설치 구멍이 형성되고, 각각의 설치 구멍의 중심은, 지지대에 대한 지지 프레임의 회전 중심으로부터 동일한 거리를 가질 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 지지 프레임을 지지대에 대하여 설정된 각도로 회전하는 동작만을 통하여, 2 이상의 광학 요소가 선택적으로 설정된 동일한 위치에 오도록 할 수 있다.Referring to FIG. 3, the flip mount F may allow at least two or more optical elements to come to the same position selectively set. The flip mount F may include a support and a support frame that is rotatably mounted with respect to the support. The support frame is formed with mounting holes capable of installing at least two or more optical elements, and the center of each mounting hole may have the same distance from the center of rotation of the support frame with respect to the support. According to such a structure, it is possible to make two or more optical elements come to the same set position selectively by only rotating the support frame at an angle set with respect to the support.
조사측 시준부(15, 도 1 및 도 2 참조)는, 제 1 및 제 2 플립 마운트(F)를 포함할 수 있다. 제 1 플립 마운트(F)는, 제 1 볼록 거울(151a) 및 제 1 평면 반사 거울(151b)을 포함하고, 2개의 거울의 위치를 변경시킴으로써, 레이저의 진행 경로 상에 2개의 거울 중 어느 하나의 거울을 선택적으로 위치시킬 수 있다. 제 2 플립 마운트(F)는, 제 1 오목 거울(152a) 및 제 2 평면 반사 거울(152b)을 포함하고, 2개의 거울의 위치를 변경시킴으로써, 레이저의 진행 경로 상에 2개의 거울 중 어느 하나의 거울을 선택적으로 위치시킬 수 있다. The irradiation side collimation unit 15 (see FIGS. 1 and 2) may include first and second flip mounts F. The first flip mount F includes a first
예를 들어, 제어부(20, 도 4 참조)는, 입력 모드에 기초하여, 자동으로 제 1 플립 마운트(F) 및 제 2 플립 마운트(F)를 제어할 수 있다. 제어부(20)는, 표면파형 검사모드에서, 제 1 볼록 거울(151a) 및 제 1 오목 거울(152a)이 레이저의 진행 경로 상에 위치하도록 제어할 수 있다. 또한, 제어부(20)는, 툴 마크 검사모드에서, 제 1 평면 반사 거울(151b) 및 제 2 평면 반사 거울(152b)이 레이저의 진행 경로 상에 위치하도록 제어할 수 있다. For example, the control unit 20 (see FIG. 4) may automatically control the first flip mount F and the second flip mount F based on the input mode. In the surface waveform inspection mode, the
빔 전처리부(17, 도 1 및 도 2 참조)는, 제 3 및 제 4 플립 마운트(F)를 포함할 수 있다. 제 3 플립 마운트(F)는, 제 1 부분 반사 거울(171a) 및 제 1 평면 반사 거울(171b)을 포함하고, 제 4 플립 마운트(F)는, 제 2 부분 반사 거울(172a) 및 제 2 평면 반사 거울(172b)을 포함할 수 있으며, 제 1 및 제 2 플립 마운트(F)와 마찬가지로 동작할 수 있다. 예를 들어, 제 3 및 제 4 플립 마운트(F) 역시 제어부(20)에 의해 자동으로 제어될 수 있다. The beam pre-processing unit 17 (see FIGS. 1 and 2) may include third and fourth flip mounts F. The third flip mount F includes a first partially
도 4는 일 실시 예에 따른 광학 시편 표면 검사 장치의 블록도이다. 4 is a block diagram of an optical specimen surface inspection apparatus according to an embodiment.
도 4를 참조하면, 광학 시편 표면 검사 장치(1)는, 입력부(I), 제 1 카메라(13), 제 2 카메라(18), 레이저 광원(11), 시편 홀더(12), 조사측 시준부(15), 출사측 시준부(16), 빔 전처리부(17), 디스플레이부(D) 및 제어부(20)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4, the optical specimen
제어부(20)는, 입력부(I), 제 1 카메라(13), 제 2 카메라(18)로부터 전달받은 정보에 기초하여, 레이저 광원(11), 시편 홀더(12), 조사측 시준부(15), 출사측 시준부(16), 빔 전처리부(17) 및 디스플레이부(D)를 제어할 수 있다.The
제어부(20)는, 제 1 카메라(13)를 통하여 촬영된 레이저 파면을 통하여, 보강 간섭의 최대치를 계산하고, 반사된 레이저의 진행 거리에 따른 보강 간섭의 최대치에 대한 정보를 디스플레이부(D)를 통해 사용자에게 출력할 수 있다. 예를 들어, 제어부(20)는, 디스플레이부(D)를 통해 도 6과 같은 그래프의 형태의 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 제어부(20)는, 반사된 레이저의 진행 거리 중 보강 간섭의 최대치가 펨토초 레이저에 대한 손상 문턱 값을 초과하는 영역에 대한 정보를 사용자에게 출력할 수도 있다. 이와 같은 정보에 기초하여, 사용자는 검사에 사용된 광학 시편(S)을 이용하여 특정한 광학계를 설계할 때, 해당 광학계의 광원으로부터 광학 시편(S)이 위치할 수 있는 제한 조건을 정량적으로 수집할 수 있다. The
한편, 제어부(20)는, 시편 홀더(12)에 광학 시편(S) 대신 랜더마이징(randomizing)된 평면 반사 거울이 삽입된 상태에서 제 1 카메라(13)로 촬영한 백그라운드(background) 영상을 기초로, 광학 시편(S)의 표면파형에 의해 형성된 레이저의 파면의 촬영 영상을 보정하여 사용자에게 출력할 수 있다. 이와 같은 과정을 통하여, 보다 정확한 레이저 파면 정보를 획득할 수 있다.On the other hand, the
제어부(20)는, 제 2 카메라(18)를 통하여 촬영된 레이저 회절 무늬를 디스플레이부(D)를 통해 사용자에게 출력할 수 있다.The
입력부(I)는, 사용자로부터 광학 시편 표면 검사 장치(1)의 모드를 입력받을 수 있다. 사용자는 입력부(I)를 통해, 표면파형 검사 모드 또는 툴 마크 검사 모드를 입력할 수 있으며, 제어부(20)는, 입력부(I)를 통해 입력된 모드에 기초하여, 광학 시편 표면 검사 장치(1)의 배열을 변화시킬 수 있다.The input unit I may receive a mode of the optical specimen
도 5는 일 실시 예에 따른 광학 시편 표면 검사 장치의 제어 방법을 나타내는 도면이다.5 is a view showing a control method of an optical specimen surface inspection apparatus according to an embodiment.
도 5를 참조하면, 광학 시편 표면 검사 장치(1)의 제어 방법에 의하면, 광학 시편으로부터 반사된 레이저의 진행 거리별로 레이저 파면 정보를 획득할 수 있다. 광학 시편 표면 검사 장치(1)의 제어 방법은, 사용자로부터 검사 모드를 입력받는 단계(91)와, 입력받은 검사 모드에 따라서, 레이저 광원(11) 및 시편 홀더(12) 사이에 배치되는 광학 요소들을 변경시켜 광학 시편 표면 검사 장치(1)의 배열(configuration)을 전환시키는 단계(92)와, 광학 시편 표면 검사 장치(1)의 배열이 전환된 상태에서, 광학 시편(S)의 표면파형(waviness) 또는 툴 마크(tool mark)에 대한 정보를 측정하는 단계(93)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5, according to the control method of the optical specimen
도 6은 일 실시 예에 따른 광학 시편 표면 검사 장치의 표면파형 검사 모드를 이용하여, 광학 시편에 조사된 후 반사된 레이저의 진행 거리별로 획득된 레이저 파면 정보를 이용하여, 전달 길이(propagation length) 대비 레이저 강도(intensity)를 나타낸 그래프이다.6 is a propagation length using a surface wave form inspection mode of an optical specimen surface inspection apparatus according to an embodiment, using laser wavefront information obtained for each traveling distance of a reflected laser after being irradiated to the optical specimen It is a graph showing the contrast laser intensity (intensity).
도 6을 참조하면, 레이저 파면 측정을 통해서 수 mm 급 주기와 수십 nm 급 높이를 가진 표면파형(waviness)에 의해 반사된 레이저 파면이 특정 거리에 도달시, 처음에 비해서 레이저 세기가 수 배 이상 강해짐을 확인할 수 있다. 실시 예에 따르면, 진행거리별 레이저 파면 측정을 통해 고출력 레이저 광학계의 손상 문턱 값(damage threshold) 영역 내에서 적용 가능한 진행 거리를 정량적으로 결정할 수 있다. Referring to FIG. 6, when the laser wavefront reflected by a wave form having a several mm class period and tens of nm height through a laser wavefront measurement reaches a specific distance, the laser intensity becomes several times stronger than the first time. can confirm. According to an embodiment, it is possible to quantitatively determine an applicable traveling distance within a damage threshold region of a high-power laser optical system by measuring a laser wavefront for each traveling distance.
도 7은 일 실시 예에 따른 광학 시편 표면 검사 장치의 툴 마크 검사 모드를 이용하여, 광학 시편으로부터 반사된 레이저의 레이저 회절 무늬를 이용하여, 특정 회절 차수에서 관측된 회절 무늬의 상대적인 세기 변화를 나타내는 그래프이다.7 is a graph showing a relative intensity change of a diffraction pattern observed at a specific diffraction order by using a tool mark inspection mode of an optical specimen surface inspection apparatus according to an embodiment, using a laser diffraction pattern of a laser reflected from an optical specimen It is a graph.
도 7을 참조하면, 툴 마크에 의한 μm 급 주기적인 패턴의 경우, 그 높이(height)가 각각 2 nm, 4 nm, 10 nm 임에도 불구하고 회절 차수의 세기가 뚜렷이 관측됨. 패턴 높이가 낮아짐에 따라 그 세기가 점차 줄어들지만 여전히 관측 가능하다는 점을 확인할 수 있다. 실시 예에 따르면, 서브 나노 미터(sub-nm) 급의 주기적인 패턴 유무를 판단하는 데에도 효과적임을 알 수 있다.Referring to FIG. 7, in the case of a µm-class periodic pattern by a tool mark, despite the heights of 2 nm, 4 nm, and 10 nm, intensity of the diffraction orders is clearly observed. It can be seen that the intensity gradually decreases as the pattern height decreases, but is still observable. According to an embodiment, it can be seen that it is effective in determining the presence or absence of a periodic pattern of sub-nanometer level.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described by the limited drawings as described above, a person skilled in the art can make various modifications and variations from the above description. For example, the described techniques may be performed in a different order than the described method, and / or components such as the structure, device, etc. described may be combined or combined in a different form from the described method, or may be applied to other components or equivalents. Even if replaced or substituted by, appropriate results can be achieved.
Claims (18)
상기 광학 시편 표면 검사 장치는,
상기 광학 시편에 조사되는 레이저를 생성하기 위한 레이저 광원;
상기 광학 시편을 파지하기 위한 시편 홀더;
상기 광학 시편으로부터 반사된 레이저를 평행 광선속으로 형성하기 위한 출사측 시준부;
상기 광학 시편에 조사되는 레이저를 평행 광선속으로 형성하기 위한 조사측 시준부; 및
상기 출사측 시준부로부터 출사되어, 상기 광학 시편의 표면파형(waviness)에 의해 형성된 레이저의 파면을 촬영하기 위한 제 1 카메라를 포함하고,
상기 조사측 시준부는, 상기 레이저의 진행 방향을 기준으로 순차적으로 배치되는 제 1 볼록 거울 및 제 1 오목 거울을 포함하고,
상기 출사측 시준부는, 상기 레이저의 진행 방향을 기준으로 순차적으로 배치되는 제 2 오목 거울 및 제 2 볼록 거울을 포함하는 광학 시편 표면 검사 장치.
In the optical specimen surface inspection device for obtaining the laser wavefront information for each travel distance of the laser reflected from the optical specimen,
The optical specimen surface inspection device,
A laser light source for generating a laser irradiated to the optical specimen;
A specimen holder for holding the optical specimen;
An emission side collimation unit for forming a laser reflected from the optical specimen into parallel beams;
An irradiation side collimation unit for forming a laser irradiated to the optical specimen in parallel light beam; And
And a first camera for photographing a wavefront of the laser formed by the waviness of the optical specimen, which is emitted from the collimating portion on the exit side,
The irradiation-side collimation unit includes a first convex mirror and a first concave mirror that are sequentially arranged based on the traveling direction of the laser,
The exit side collimation unit, the optical specimen surface inspection apparatus including a second concave mirror and a second convex mirror sequentially arranged based on the direction of the laser.
상기 광학 시편 표면 검사 장치는, 상기 레이저의 진행 방향을 기준으로 상기 출사측 시준부의 하류에 위치하는 연장부를 더 포함하고,
상기 연장부는, 상기 레이저의 진행 방향을 기준으로 순차적으로 위치하여, 상기 레이저의 진행 경로를 전환시키는 복수 개의 경로 전환 반사 거울을 구비하는 광학 시편 표면 검사 장치.
According to claim 1,
The apparatus for inspecting the surface of the optical specimen further includes an extension part located downstream of the collimation part of the exit side based on the direction of travel of the laser,
The extension portion, the optical specimen surface inspection apparatus having a plurality of path-switching reflective mirrors sequentially positioned based on the direction of the laser, to switch the path of the laser.
상기 광학 시편 표면 검사 장치는,
상기 광학 시편에 조사되는 레이저를 생성하기 위한 레이저 광원;
상기 광학 시편을 파지하기 위한 시편 홀더;
상기 광학 시편으로부터 반사된 레이저를 평행 광선속으로 형성하기 위한 출사측 시준부;
상기 레이저의 진행 방향을 기준으로 상기 출사측 시준부의 하류에 위치하는 연장부; 및
상기 출사측 시준부로부터 출사되어, 상기 광학 시편의 표면파형(waviness)에 의해 형성된 레이저의 파면을 촬영하기 위한 제 1 카메라를 포함하고,
상기 연장부는, 상기 레이저의 진행 방향을 기준으로 순차적으로 위치하여, 상기 레이저의 진행 경로를 전환시키는 복수 개의 경로 전환 반사 거울을 구비하고,
상기 복수 개의 경로 전환 반사 거울에 의해 반사되는 상기 레이저의 진행 경로는, 시계 방향 또는 반시계 방향으로 형성되고, 외측으로부터 내측을 향하는 것을 특징으로 하는 광학 시편 표면 검사 장치.
In the optical specimen surface inspection device for obtaining the laser wavefront information for each travel distance of the laser reflected from the optical specimen,
The optical specimen surface inspection device,
A laser light source for generating a laser irradiated to the optical specimen;
A specimen holder for holding the optical specimen;
An emission side collimation unit for forming a laser reflected from the optical specimen into parallel beams;
An extension part located downstream of the collimation part of the emission side based on the direction of travel of the laser; And
And a first camera for photographing a wavefront of the laser formed by the waviness of the optical specimen, which is emitted from the collimating portion on the exit side,
The extension part is provided with a plurality of path-reflecting reflection mirrors that are sequentially positioned based on the direction of travel of the laser to switch the path of travel of the laser,
An optical specimen surface inspection apparatus characterized in that the traveling path of the laser reflected by the plurality of path changing reflection mirrors is formed in a clockwise or counterclockwise direction and is directed from the outside to the inside.
상기 연장부는, 상기 복수 개의 경로 전환 반사 거울 중 인접한 한 쌍의 경로 전환 반사 거울 사이에 위치하는 측정용 반사 거울을 더 포함하고,
상기 제 1 카메라는 상기 측정용 반사 거울의 반사 방향에 위치하는 것을 특징으로 하는 광학 시편 표면 검사 장치.
The method of claim 3,
The extension portion further includes a measurement reflection mirror positioned between an adjacent pair of path reflection reflection mirrors among the plurality of path reflection reflection mirrors,
The first camera is an optical specimen surface inspection device, characterized in that located in the reflection direction of the reflective mirror for measurement.
상기 광학 시편 표면 검사 장치는,
제 1 평면 반사 거울 및 상기 제 1 볼록 거울을 포함하고, 상기 제 1 평면 반사 거울 및 제 1 볼록 거울의 위치를 변경 가능한 제 1 플립 마운트;
제 2 평면 반사 거울 및 상기 제 1 오목 거울을 포함하고, 상기 제 2 평면 반사 거울 및 제 1 오목 거울의 위치를 변경 가능한 제 2 플립 마운트; 및
상기 광학 시편으로부터 반사되어, 상기 광학 시편의 툴 마크(tool mark)에 의해 형성된 레이저의 회절 무늬를 촬영하기 위한 제 2 카메라를 더 포함하는 광학 시편 표면 검사 장치.
According to claim 1,
The optical specimen surface inspection device,
A first flip mount including a first planar reflective mirror and the first convex mirror, the position of the first planar reflective mirror and the first convex mirror being changeable;
A second flip mount including a second planar reflective mirror and the first concave mirror, the position of the second planar reflective mirror and the first concave mirror being changeable; And
And a second camera for reflecting from the optical specimen and photographing a diffraction pattern of a laser formed by a tool mark of the optical specimen.
상기 광학 시편 표면 검사 장치는, 상기 제 1 플립 마운트 및 제 2 플립 마운트를 제어하기 위한 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는,
표면파형 검사모드에서, 상기 제 1 볼록 거울 및 제 1 오목 거울이 상기 레이저의 진행 경로 상에 위치하도록 제어하고,
툴 마크 검사모드에서, 상기 제 1 평면 반사 거울 및 제 2 평면 반사 거울이 상기 레이저의 진행 경로 상에 위치하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 광학 시편 표면 검사 장치.
The method of claim 7,
The optical specimen surface inspection apparatus further includes a control unit for controlling the first flip mount and the second flip mount,
The control unit,
In the surface waveform inspection mode, the first convex mirror and the first concave mirror are controlled to be located on the traveling path of the laser,
In the tool mark inspection mode, the optical specimen surface inspection apparatus characterized in that the first plane reflection mirror and the second plane reflection mirror is controlled to be located on the traveling path of the laser.
상기 레이저로 상기 광학 시편의 임의의 지점을 조사할 수 있도록, 상기 시편 홀더 및 상기 제 2 평면 반사 거울 중 적어도 하나 이상은 2자유도로 틸팅 움직임 가능한 것을 특징으로 하는 광학 시편 표면 검사 장치.
The method of claim 7,
An apparatus for inspecting the surface of an optical specimen, characterized in that at least one of the specimen holder and the second planar reflection mirror can be tilted with two degrees of freedom so as to irradiate an arbitrary point of the optical specimen with the laser.
상기 광학 시편 표면 검사 장치는, 상기 제 1 카메라로 유입되는 에너지가 포화되는 것을 방지하기 위하여, 상기 레이저 광원으로부터 출사되는 레이저의 에너지를 감쇠시키기 위한 적어도 하나 이상의 부분 반사 거울을 더 포함하는 광학 시편 표면 검사 장치.
According to claim 1,
The optical specimen surface inspection apparatus further comprises at least one partially reflective mirror for attenuating the energy of the laser emitted from the laser light source to prevent the energy flowing into the first camera from being saturated. Inspection device.
상기 레이저 광원 및 제 1 카메라 사이에서 상기 레이저의 진행 경로 상에 위치한 광학 요소는, 상기 광학 시편을 제외하고 폴리싱(polishing) 처리하여 주기적인 구조를 갖지 않도록 랜더마이징(randomizing)된 것을 특징으로 하는 광학 시편 표면 검사 장치.
According to claim 1,
The optical element located on the path of travel of the laser between the laser light source and the first camera is optically characterized by being randomized so as not to have a periodic structure by polishing except for the optical specimen Specimen surface inspection device.
상기 연장부는,
상기 레이저의 진행 경로 상에 배치되어, 진행하는 레이저를 상기 연장부의 중심으로부터 외부를 향하여 반사시키는 측정용 반사 거울을 더 포함하고,
상기 제 1 카메라는, 상기 측정용 반사 거울으로부터 반사되는 레이저의 파면을 촬영하는 것을 특징으로 하는 광학 시편 표면 검사 장치.
The method of claim 3,
The extension,
It is disposed on the traveling path of the laser, and further includes a reflection mirror for measurement to reflect the traveling laser from the center of the extension toward the outside,
The first camera, the optical specimen surface inspection apparatus characterized in that for photographing the wavefront of the laser reflected from the reflective mirror for measurement.
상기 광학 시편 표면 검사 장치는,
상기 제 1 카메라를 통하여 촬영된 레이저 파면을 통하여, 보강 간섭의 최대치를 계산하고, 상기 반사된 레이저의 진행 거리에 따른 상기 보강 간섭의 최대치에 대한 정보를 사용자에게 출력하는 제어부를 더 포함하는 광학 시편 표면 검사 장치.
According to claim 1,
The optical specimen surface inspection device,
An optical specimen further comprising a control unit that calculates a maximum value of constructive interference through a laser wavefront photographed through the first camera, and outputs information on the maximum value of constructive interference according to a traveling distance of the reflected laser to a user. Surface inspection device.
상기 제어부는, 상기 반사된 레이저의 진행 거리 중 상기 보강 간섭의 최대치가 펨토초 레이저에 대한 손상 문턱 값을 초과하는 영역에 대한 정보를 사용자에게 출력하는 것을 특징으로 하는 광학 시편 표면 검사 장치.
The method of claim 13,
The control unit, the optical specimen surface inspection device, characterized in that for outputting information about the area of the maximum distance of the reinforcement interference of the femtosecond laser damage threshold value of the traveling distance of the reflected laser.
상기 제어부는, 상기 시편 홀더에 광학 시편 대신 랜더마이징된 평면 반사 거울이 삽입된 상태에서 상기 제 1 카메라로 촬영한 백그라운드(background) 영상을 기초로, 상기 광학 시편의 표면파형에 의해 형성된 레이저의 파면의 촬영 영상을 보정하여 사용자에게 출력하는 것을 특징으로 하는 광학 시편 표면 검사 장치.
The method of claim 13,
The control unit, on the basis of the background image taken with the first camera in a state in which a randomized planar reflection mirror is inserted into the specimen holder instead of an optical specimen, a wavefront of the laser formed by the surface waveform of the optical specimen Optical specimen surface inspection device, characterized in that to correct the captured image of the output to the user.
상기 광학 시편 표면 검사 장치는,
상기 광학 시편에 조사되는 레이저를 생성하기 위한 레이저 광원;
상기 광학 시편을 파지하기 위한 시편 홀더;
상기 광학 시편의 표면파형(waviness)에 의해 형성된 레이저의 파면을 촬영하기 위한 제 1 카메라;
상기 광학 시편으로부터 반사되어, 상기 광학 시편의 툴 마크(tool mark)에 의해 형성된 레이저의 회절 무늬를 촬영하기 위한 제 2 카메라; 및
상기 레이저의 진행 방향을 기준으로 순차적으로 위치하여, 상기 레이저의 진행 경로를 전환시키는 복수 개의 경로 전환 반사 거울을 구비하고,
상기 광학 시편 표면 검사 장치의 제어 방법은,
사용자로부터 검사 모드를 입력받는 단계;
입력받은 상기 검사 모드에 따라서, 상기 레이저 광원 및 시편 홀더 사이에 배치되는 광학 요소들을 변경시켜 상기 광학 시편 표면 검사 장치의 배열(configuration)을 전환시키는 단계; 및
상기 광학 시편 표면 검사 장치의 배열이 전환된 상태에서, 상기 광학 시편의 표면파형 또는 툴 마크에 대한 정보를 측정하는 단계를 포함하는 광학 시편 표면 검사 장치의 제어 방법.In the control method of the optical specimen surface inspection device for obtaining the laser wavefront information for each distance traveled by the laser reflected from the optical specimen,
The optical specimen surface inspection device,
A laser light source for generating a laser irradiated to the optical specimen;
A specimen holder for holding the optical specimen;
A first camera for photographing the wavefront of the laser formed by the waviness of the optical specimen;
A second camera for reflecting from the optical specimen and photographing a diffraction pattern of a laser formed by a tool mark of the optical specimen; And
It is provided sequentially with respect to the direction of the laser, a plurality of path-switching reflection mirrors for switching the path of travel of the laser,
Control method of the optical specimen surface inspection device,
Receiving an inspection mode from a user;
Changing the configuration of the optical specimen surface inspection apparatus by changing optical elements disposed between the laser light source and the specimen holder according to the received inspection mode; And
A method of controlling an optical specimen surface inspection apparatus comprising the step of measuring information on a surface waveform or a tool mark of the optical specimen while the arrangement of the optical specimen surface inspection apparatus is switched.
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