KR20000022191A

KR20000022191A - 회절 격자를 사용하는 간섭계용 프린지 패턴판별기

Info

Publication number: KR20000022191A
Application number: KR1019980710609A
Authority: KR
Inventors: 마크 제이. 트로놀론; 존 에프. 플레이그
Original assignee: 브룬닝 존 에이치.; 트로펠 코포레이션
Priority date: 1996-06-27
Filing date: 1997-06-26
Publication date: 2000-04-25
Also published as: DE69719984D1; DE69719984T2; EP0907875B1; US5724137A; WO1997049970A1; JPH11514086A; EP0907875A1; JP3035360B2

Abstract

테스트 빔(test beam)과 기준 빔(reference beam)을 분리시키고 재결합시키는 한 쌍의 회절 격자를 사용하는 간섭계에 의하여 생성된 간섭 그림(interferogram)에서 목적물 프린지 패턴(object fringe pattern)은 기타 프린지 패턴과 구별된다. 목적물 프린지 패턴의 밝기 영역을 변화시키기 위하여 테스트 빔이 스치듯이 입사하는 목적물이 간섭계의 광축에 수직인 평면에서 X, Y 방향으로 이동된다. 컴퓨터는 목적물 이동에 대응하여 조사가 변화하는 화소를 확인하고, 그 후 확인된 화소로부터의 조사 데이터만이 목적물 표면을 측정하기 위하여 간섭 그림을 분석하는데 사용된다.

Description

회절 격자를 사용하는 간섭계용 프린지 패턴 판별기

간섭계는 회절 격자 사이에 배치된 목적물의 전체 표면을 측정할 수 있는 기준 빔과 테스트 빔을 분리시키고 재결합시키기 위하여 정렬된 회절 격자를 사용할 수 있다. 격자와 목적물 표면의 구성에 따라서, 격자를 통과하는 양의 차수 빔(positive order beam), 음의 차수 빔(negative order beam), 및 0차 빔(zero order beam)이 여러 개의 간섭 패턴을 발생할 수 있다. 간섭 그림의 다른 패턴 중에는 목적물 표면에서 반사되는 테스트 빔과 목적물 표면을 확실하게 통과하는 기준 빔에 의하여 형성된 목적물 프린지 패턴(fringe pattern)이 있다. 한편, 측정에 사용되며 목적물에 관한 간섭 프린지 패턴과, 격자 정렬에 기인하며 어떠한 목적물 정보도 포함하지 않는 다른 간섭 프린지 패턴을 판별할 필요가 있다. 정렬 프린지 패턴이 쉽게 제거될 수 없기 때문에 이러한 판별이 특히 중요하다.

격자, 목적물, 및 결상 시스템(imaging system)의 위치와 특성을 정확하게 알면, 목적물 정보를 포함하는 간섭 패턴을 계산하는 것이 이론적으로 가능하다. 실제적으로, 이와 같은 정확한 정보는 얻기가 어렵고 비용도 많이 들게 된다. 본 발명의 프린지 패턴 판별기는 훨씬 적은 비용으로 효과적인 목적물 프린지 패턴을 확인하는 대안을 제공한다.

본 발명은 목적물(object)의 표면을 측정하기 위하여 테스트 빔(test beam)과 기준 빔(reference beam)을 분리시키고 재결합시키는 한 쌍의 회절 격자(diffraction grating)를 사용하는 간섭계(interferometer)에서 생성된 간섭 그림(interferogram)을 분석하는 것에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 프린지 패턴 판별기가 설치된 간섭계의 블록도이고,

도 2는 본 발명에 따라 목적물 프린지 패턴을 판별하기 위하여 X, Y 방향으로 이동된 스테이지의 개략도이고,

도 3은 본 발명에 따른 판별을 위하여 목적물 프린지 패턴을 포함하는 간섭 그림이 결상되는 화소 어레이의 구조를 도시한 도면이고,

도 4는 도 3의 간섭 그림을 생성하기 위하여, 목적물 표면으로 입사하는 하나의 빔을 가지며, 정렬된 회절 격자 사이를 통과하는 빔을 도시한 도면이다.

한 쌍의 회절 격자에 의한 정렬 프린지 패턴과 목적물 프린지 패턴을 판별하기 위하여 본 발명은 정렬 프린지가 고정되어 있는 동안 목적물 프린지를 움직이도록 하기 위하여 목적물을 이동시키는 것을 포함한다. 회절 격자의 광축에 수직인 평면에서 X, Y 방향으로 목적물을 이동시키면, 격자 자체에 의한 기타 프린지 패턴은 변하지 않고 그대로인 반면에 목적물 프린지 패턴은 변화하게 되는 것을 알 수 있다. 이것을 이용하여 목적물이 이동되는 동안 간섭 그림이 결상되는 어레이(array)에서 화소 조사(pixel irradiation)의 변화를 관찰한다. 이러한 관찰로부터 화소가 목적물 정보를 포함하는 프린지 패턴에 의하여 조사되는 것을 확인한다. 한편, 이러한 확인이 행해지면, 목적물 프린지 패턴에 의하여 조사되는 것으로 확인된 화소로부터의 데이터만을 모으는 동안 간섭 그림의 위상(phase)을 변조(modulation)시킴으로써 목적물 표면을 측정할 수 있다. 그 후, 데이터는 측정되는 목적물 표면에 대한 정보를 표시하기 위하여 분석될 수 있다.

목적물 프린지 패턴과 다른 프린지 패턴을 판별하기 위하여 본 발명은 목적물 프린지 패턴 영역의 밝기(brightness of regions)를 변화시킬 정도로 충분한 거리로 목적물이 X, Y 방향으로 이동하도록 하기 위하여 목적물을 운반하는 스테이지(stage)를 이동시키는 것을 포함한다. 이러한 이동은 간섭 그림이 결상되는 화소 어레이을 포함하는 결상 시스템으로부터 입력을 수신하는 컴퓨터에 의하여 제어될 수 있다. 바람직하게, 목적물을 지지하는 스테이지 또는 플랫폼(platform)은 목적물 표면을 측정하기 위하여 필요한 최소한의 직경으로 회절 격자 사이를 통과하는 조도(illumination)를 제한하는 가변 구멍(variable aperture)을 포함한다. 간섭계를 동작시키는데 바람직하게 사용되는 컴퓨터는 목적물이 이동된 후 목적물 프린지 패턴에 의하여 조사된 화소를 확인할 수 있고, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 충분한 이동이 이루어질 수 있도록 결상 시스템으로부터의 입력에 대하여 스테이지 이동을 제어할 수 있다. 컴퓨터는 또한 데이터가 수집되어 목적물 표면의 측정을 위하여 분석되는 동안 회절 격자 중 하나를 광축을 따라 이동시킴으로써 간섭계의 위상을 변조시킬 수 있다.

도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 간섭계(10)는 파선(broken line)으로 표시된 광축(13) 상에 배치된 한 쌍의 정렬된 회절 격자(11 및 12)를 포함한다. 바람직하게 평행광이며 단색인 광원(14)은 회절 격자(11 및 12)를 통과한다. 격자가 어떻게 구성되는가에 따라서, 분할된 빔은 0차로 회절되지 않은 빔과 양의 차수 및 음의 차수로 회절된 빔을 포함할 수 있다. 0차의 빔은 기준을 위하여 자주 사용되고, 회절된 빔은 격자 사이에 위치하는 목적물(15)의 표면을 스치듯이 입사될 수 있다.

다양하게 분할된 빔은 결상 시스템(16)에서의 간섭 그림을 발생하기 위하여 회절 격자(12)에 의하여 재결합된다. 간섭 그림의 일부는 기준 빔과 재결합되는 목적물 표면에 입사하는 테스트 빔에 의한 목적물 프린지를 포함한다. 간섭 그림의 다른 프린지 부분은 목적물 표면 위에 입사하지 않아서 목적물 정보를 포함하지 않는 빔을 재결합함으로써 생성된다. 이러한 프린지 패턴은 회절 격자(11 및 12)의 구성 및 정렬에 기인한다.

실제적으로, 격자(11 및 12)는 0차 빔이 투과하는 것을 제한하도록 설계될 수 있고 양의 차수 또는 음의 차수 빔을 강조하도록 나타낼 수 있다. 격자(11 및 12)는 특히 회전하는 목적물 표면을 측정하기 위하여 광축(13)을 중심으로 하는 원형의 선으로 형성되곤 하지만, 다른 격자 구성 또한 가능하다. 격자 설계와 목적물(15) 표면 사이의 어떤 충분한 조화로 인하여 목적물 표면에서 반사되는 빔으로부터의 정보를 포함하는 목적물 간섭 패턴과 함께 격자 정렬에 의한 바람직하지 못한 간섭 프린지가 발생될 가능성이 있다. 따라서, 목적물 표면을 확실히 측정하기 위하여 바람직한 목적물 프린지 패턴과 바람직하지 않은 정렬 프린지 패턴 사이의 판별이 필요해진다.

이러한 판별을 행하는 방법은 목적물(15)을 약간 이동시키는 것이고, 이러한 이동으로 인하여 정렬 간섭 패턴의 프린지는 움직이지 않고 목적물 간섭 패턴의 프린지만이 변화한다. 이로 인하여, 결상 시스템(16)에 배열된 화소가 목적물 프린지 패턴에 의하여 조사되고 있다는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 목적물(15) 표면의 측정 및 분석을 위하여 이러한 화소로부터의 데이터가 수집된다.

만약 목적물(15)이 하나의 방향으로만 이동된다면, 목적물 프린지는 하나의 축을 따라 변하지 않은 채로 남아있기 때문에 목적물 프린지 패턴이 완전히 이동되지 않는다. 이러한 것은, 바람직하게, 광축(13)에 수직인 평면에서 서로 수직인 두 개의 X, Y 방향으로 목적물(15)을 이동시킴으로써 해결될 수 있다.

조절기(adjuster) 또는 모터(21 및 22)에 의하여 이동되는 스테이지(20)는 목적물(15)에서 필요한 X, Y 방향 이동을 제공한다. 컴퓨터(25)는 바람직하게 결상 시스템(16)으로부터의 정보에 대응하여 스테이지(20)의 이동을 제어한다. 플랫폼(19)은 스테이지(20) 위의 목적물(15)을 운반하고, 목적물(15)을 지지하며 회절 격자 사이를 통과하는 빛을 투과시키는 창(window)(18)을 포함한다. 광축(13)이 수직 방향으로 향해 있으면 창(18) 위의 목적물(15)을 지지하기에 편리하지만, 광축(13)이 수평 방향 또는 수직 이외의 다른 방향으로 향할 수 있을 때에는 목적물(15)을 지지할 필요가 없다.

플랫폼(19)은 또한 바람직하게 목적물(15)을 측정하기에 필요한 최소의 직경으로 격자 사이를 통과하는 빛을 제한하는 조정 가능한 구멍(23)을 포함한다. 구멍(23)은 바람직하게 투과된 빛의 바깥 둘레(outer periphery)를 조정 가능하도록 차단(mask)하는 홍채 모양의 조리개(iris)이다.

결상 시스템(16)은 간섭 그림의 예가 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 결상되는 화소(31)의 어레이(30)를 포함한다. 간섭 그림은 목적물 프린지 패턴(35)과 정렬 프린지 패턴(32 및 33)을 포함한다. 이러한 간섭 그림은 측정되는 원통 모양의 내경(36)을 가지는 목적물(15)을 포함하여, 도 4에 개략적으로 도시된 상황에 기인한다. 두 개의 회절된 빔은 표면(36)에 입사하지 않고 목적물(15)의 속이 빈 내부를 통과하여 영의 차수 빔으로 간섭하며, 이러한 빔은 도시되어 있지 않지만, 광축에 평행하게 격자(11 및 12) 사이를 회절하지 않도록 통과한다. 이러한 빔은 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 정렬 프린지 패턴(32 및 33)을 생성한다.

목적물 표면(36)에 스치듯이 입사하는 테스트 빔은 표면(36)에서 반사하고 도시되지 않은 영의 차수 기준 빔과 결합하여 도 3에 도시되어 있는 목적물 프린지 패턴(35)을 생성한다. 프린지 패턴의 고리 모양 형태(annular shape)는 격자 축을 중심으로 회전하는 표면으로 형성된 목적물(15)에 의하여 생성된다. 목적물의 외부 표면을 측정하는 간섭 그림은 유사한 목적물 프린지 패턴 및 정렬 프린지 패턴을 발생하고, 대개의 목적물 측정의 구성은 목적물 표면에 입사하는 테스트 빔에 의한 중요한 목적물 프린지 패턴을 포함하는 간섭 그림에 프린지를 형성하기 위하여 빔이 목적물 표면에 입사하지 않도록 한다.

간섭 그림으로부터 바람직하지 않은 프린지 패턴을 감소시키는 하나의 방법은 목적물 측정에 필요한 최소 직경을 갖는 빛을 투과시키도록 구멍(23)을 작게하는 것이다. 구멍(23)을 작게함으로써 목적물(15)의 외부 주위를 투과하는 빛이 제거되어, 도 3 및 도 4의 예에서 외부 프린지 패턴(33)이 제거될 수 있다. 많은 경우에, 역시, 구멍(23)을 작게하여 바람직하지 않은 모든 프린지 패턴을 제거하는 것은 불가능하다. 이러한 패턴이 구멍의 크기에 상관없이 존재하는 프린지 패턴(32 및 35)으로, 도 3 및 도 4에 도시되어 있다. 구멍(23)을 어떻게 처리하더라도, 목적물(15)의 표면(36)을 측정하기 위하여 목적물 프린지 패턴(35)은 정렬 프린지 패턴(32)과 구별되어야 한다.

목적물(15)이 X, Y 방향으로 이동될 때 화소(31)의 조사를 관찰함으로써 이러한 구별이 완수될 수 있다. 목적물 프린지의 조사량이 밝고 어둡게(bright and dark) 변할 정도로 목적물(15)가 멀리 이동될 수 있도록, 컴퓨터(25)가 화소(31)로부터의 입력을 수신하는 동안 이러한 이동을 바람직하게 제어한다. 목적물 프린지가 목적물 이동에 따라 변조되기 때문에 목적물 프린지 패턴(35)에 의하여 조사되는 어레이(30)의 화소(31)는 심하게 조사 상태가 변하는 것을 검출한다. 이로부터, 컴퓨터(25)는 화소(31)의 조사가 목적물 프린지 패턴(35)에 의하여 조명되고 있는 것을 확인한다. 한편, 이러한 확인이 행해진 후, 확인된 화소로부터의 데이터만이 목적물 표면을 측정하는데 사용된다.

측정은 모터(26)를 사용하여 광축을 따라 회절 격자(12)를 이동시킴으로써, 바람직하게, 간섭 그림의 위상을 변조시키는 것을 포함한다. 컴퓨터(25)는 목적물 프린지 패턴(35)에 의하여 조명되는 것으로 확인된 화소로부터의 데이터를 수신하는 동안, 바람직하게 격자(12)의 위상 변조를 위한 이동을 제어한다. 그 후, 컴퓨터(25)는 데이터를 분석하여 목적물 표면에 대한 정보를 기록하고 표시한다.

화소(31)의 조사가 목적물 프린지 패턴(35)에 의하여 조명되고 있는 것을 컴퓨터(25)가 확인할 수 있는 방법은 여러 가지가 있다. 이러한 방법은 다음과 같은 사항들을 포함한다.

1. 프레임(frame) 내의 각 화소 강도(pixel intensity)를 이전 프레임의 동 일 화소로부터 빼고, 각 화소에 대한 차이의 절대값(absolute value)을 더한다.

2. 각 화소에 대한 차이의 제곱(square)을 더한다.

3. 각 화소에 대한 최대의 강도 차이의 절대값을 유지하면서, 프레임 내의 각 화소의 강도를 첫 번째 프레임 내의 동일 화소로부터 뺀다.

4. 프레임 내의 각 화소에 대하여, 최대 및 최소 강도를 유지한다. 모든 프 레임에 대하여 수행되었을 때, 변조(modulation)시키기 위하여 최대로 부터 최소를 뺀다.

목적물(15)이 이동될 때 목적물 프린지 패턴(35)에 의하여 조명되는 것으로부터, 상기 방법 중 어느 것도 미리 특정된 임계값 또는 데이터에 좌우되는 임계값(threshold)을 초과하여 변조되는 화소를 확인할 수 있다. 따라서, 측정 데이터가 상기 확인된 화소로부터 수집되는 동안, 확인된 화소는 어레이(30)의 다른 화소를 차단하는 마스크(mask)로써 작용한다.

목적물 프린지 패턴에 의하여 조명되는 화소를 확인하기 위하여 목적물 이동이 정확하게 제어될 필요는 없다. 하나의 프린지에 의하여 프린지 패턴의 위상을 변조시킬 정도의 이동이 바람직하고, 추가적인 이동이 허용될 수 있다. 수직 이동축을 따라 목적물이 이동하면 목적물 프린지 패턴에서 위상 변조가 발생하지 않는 폴(pole)이 남는다. 고리 모양의 프린지 패턴에 대하여, 비록 프린지 변화가 폴에서 발생하지 않더라도 확인된 화소의 완전한 고리가 하나의 방향 이동으로부터 계산될 수 있다는 것은 생각할 수 있다. 목적물 프린지 패턴의 전 범위에서 위상 변조가 발생하도록 수직 이동축 양쪽을 따라서 목적물을 이동시키는 것이 보다 실제적이고, 그러므로 바람직하다. 이러한 이동은 연속적으로 이루어지거나 또는 동시에 이루어질 수 있다.

결상 시스템(16)에서 CCD 카메라 내의 어레이(30)에 있을 수 있는 화소(31) 상의 목적물 프린지를 확인하기 위한 바람직한 과정이 아래에서 설명된다. 이러한 과정은 목적물 프린지 패턴(35)을 관찰할 때 고려될 화소에 대하여 목적물이 이동될 때 화소가 기록하여야 할 조사 강도 변화(irradiation intensity change)의 정도를 설정하는 변조 임계값(modulation threshold value)을 설정하는 외부의 입력 및 미리 특정된 입력을 사용한다. 확인 과정의 결과는 2차원 마스크 어레이(mask array)이고, 이러한 마스크 어레이의 각 요소는 화소(31) 중 하나에 해당한다. 마스크 어레이의 각 요소는 ObjectFringeData 또는 OtherData 두 값 중 하나를 포함할 것이다. 계속되는 데이터 입수와 계산에서, 해당 마스크의 값이 ObjectFringeData인 이미저 화소(imager pixel)(31)에 대해서만 위상값이 계산될 것이다. 해당 마스크 값이 OtherData인 이미저 화소는 무시된다.

각 화소에서의 조사 변화의 크기는 목적물이 이동된 때 화소에 의하여 나타난 최대 및 최소 강도값 사이의 차이로 계산된다. 이러한 조사 변화의 크기는 다음과 같이 결정될 수 있다.

Begin {

Irr[x,y], MaxIrr[x,y], MinIrr[x,y]를 조사량의 배열로 선언

Mask[x,y]를 ObjectFringeData 또는 OtherData 값의 배열로 선언

한 프레임의 조사 데이터를 얻어 Irr[x,y] 으로 입력

For Irr[x,y]의 각 요소 {

MaxIrr[x,y] ← Irr[x,y] 설정

MinIrr[x,y] ← Irr[x,y] 설정

}

Do {

X, Y 방향에서 간섭계의 광축에 수직하게 목적물을 이동

한 프레임의 조사 데이터를 얻어 Irr[x,y]안으로 입력

For Irr[x,y]의 각 요소 {

If (Irr[x,y] > MaxIrr[x,y])

Then MaxIrr[x,y] ← Irr[x,y]

Else If (Irr[x,y] < MinIrr[x,y])

Then MinIrr[x,y] ← Irr[x,y]

If(MaxIrr[x,y] - MinIrr[x,y] >

ModulationThreshold)

Then Mask[x,y] ← ObjectFringeData

Else Mask[x,y] ← OtherData

Mask[x,y]를 표시

}

이 시점에서, "가공되지 않은(raw)" 마스크 어레이가 계산된다. 잘못 포함된 목적물 프린지 패턴의 일부분이 아닌 일부 화소와 잘못 제외된 목적물 프린지 패턴의 일부분인 다른 화소에서 간섭계의 전기 광학적 구성 요소에서의 잡음과 기계적 구성 요소에서의 진동이 일반적으로 발생할 것이다. 가공되지 않은 마스크는 목적물 프린지 패턴을 나타내는 화소와 목적물 프린지 패턴을 나타내지 않는 다른 화소 사이를 보다 확실하게 구별하도록 하는 계산에 의하여 개선될 수 있다.

측정될 회전하는 표면을 가지는 목적물에 대하여, 바람직한 목적물 프린지 패턴은 고리 모양의 형태이다. 공지된 이미지 처리 에지 파인딩(image processing edge finding) 및 최소 제곱 분석(least squares analysis) 기술을 상기 가공되지 않은 마스크 어레이에 적용함으로써, 목적물 프린지 패턴의 중심, 내부, 및 외경을 평가할 수 있다. 목적물 프린지 패턴의 위치 및 크기를 평가함으로써, 다음의 위상 데이터 입수 시 사용될 "여과된(filtered)" 마스크 어레이를 생성할 수 있다. "여과된" 또는 개선된 마스크 어레이는 프린지 화소를 나타내는 목적물과 다른 화소를 보다 확실하게 구별하고, 이러한 구별은 다음과 같이 수행될 수 있다.

Mask[x,y] 내에서 EdgePoints를 확인

한 세트의 Edges를 형성하기 위하여 Mask[x,y]내의 연속된 EdgePoints 그룹을 연결

상기 세트의 Edges로부터, 중심이 같은 폐쇄된 원호(circular arc)들 을 형성하는 부분 집합 에지인 ArcEdges를 확인

최소 제곱 방법을 사용하여, 전체적으로 ArcEdges의 공통 X Centroid 및 Y Centroid와 각 ArcEdge의 Radius를 동시에 결정

InnerRadius ← 최소 반경을 갖는 ArcEdge의 Radius 설정

OuterRadius ← 최대 반경을 갖는 ArcEdge의 Radius 설정

For Mask[x,y]의 각 요소 {

Radius = √(x - X Centroid)²+ (y - Y Centroid)²

If (Radius ≥ InnerRadius & Radius ≤ OuterRadius)

Then Mask[x,y] ← ObjectFringeData

Else Mask[x,y] ← OtherData

Mask[x,y]를 표시

} End

이제, 정제된(refined) 마스크 어레이는 목적물 프린지 패턴의 평가된 내부 및 외부 반경 사이에 있는 모든 화소에 대하여 ObjectFringeData 값을 포함하고, 그 외의 모든 곳에서는 OtherData 값을 포함한다.

목적물을 이동시켜서 완전하지 않은 마스크가 완전할 때 평가하는 과정은 사용자에 의하여 수동적으로 수행되거나 또는 컴퓨터의 자동 제어 하에서 수행될 수 있다. 사용자에 의하여 수동적으로 수행될 때, 목적물의 이동 및 동기화되어 그랩(grab)되는 프레임에 대한 특별한 요구 사항은 없고, 또한 목적물이 이동되어야 할 회수 또는 각 이동시 옮겨야할 거리에 대한 정확한 요구사항도 없다. 컴퓨터가 프레임을 그랩하고 변조 임계값(modulation threshold value)을 초과하여 변조되는 화소를 표시하는 동안, 사용자는 프린지 감도(sensitivity)의 몇 배의 범위에 걸쳐서 연속적으로 그리고 천천히 목적물을 이동시킬 수 있다. 사용자는 표시된 마스크가 폐쇄된 고리의 예상된 패턴과 거의 일치할 때까지 목적물을 이동시킬 수 있다.

마스크에 대하여 ObjectFringeData 화소를 확인할 때, 목적물 프린지 패턴의 각 지점에서의 강도는 다음 식에 의하여 주어진다.

강도 = A·B·Cos(Θ)

여기에서, A는 필드의 조도의 직류 레벨이고,

B는 간섭의 콘트라스트(contrast)이고,

Θ는 간섭의 상대적인 위상(relative phase)이다.

목적물이 X, Y축에 관하여 이동되기 때문에 목적물 프린지 패턴 내의 각 지점에서의 간섭의 상대적인 위상은 다음 식과 같이 주어진다.

Θ =

여기에서, X는 X축 위치이고,

Y는 Y축 위치이고,

Φ

는 X축에 관하여 X-Y 평면에서 목적물 표면의 법선의 각도이다.

Claims

테스트 빔(test beam)과 기준 빔(reference beam)을 분리시키고 재결합시키는 한 쌍의 회절 격자를 사용하는 간섭계에 의하여 생성된 간섭 그림(interferogram)에서 목적물 프린지 패턴(object fringe pattern)과 기타 프린지 패턴을 판별하는 방법에 있어서,

a) 상기 간섭계의 광축에 수직인 평면에서 X 및 Y 방향으로 측정될 목적물을 이동시키는 단계로서, 상기 간섭 그림 내에서 상기 목적물 프린지 패턴 영역의 밝기를 변화시킬 수 있을 정도의 충분한 거리로 이동이 확장되는 목적물 이동 단계;

b) 결상 시스템(imaging system)의 어떤 화소가 목적물 이동에 따라 조사량 이 변하는지를 확인하는 단계; 및

c) 상기 목적물을 측정하기 위하여 상기 간섭 그림을 분석할 때 상기 확인된 화소로부터의 조사 데이터만을 사용하는 단계

를 포함하는 프린지 패턴 판별 방법.
제1항에 있어서, 데이터를 모으는 동안 상기 간섭 그림의 위상을 변조시키는 단계를 포함하는 프린지 패턴 판별 방법.
제2항에 있어서, 상기 위상 변조를 완수하기 위하여 상기 광축을 따라서 상기 회절 격자 중 하나를 이동시키는 단계를 포함하는 프린지 패턴 판별 방법.
제1항에 있어서,

상기 확인된 화소에 알맞은 마스크의 중심, 내경, 및 외경을 결정하는 단계; 및

회전하는 목적물 표면을 측정하기 위하여 상기 마스크 내의 화소로부터의 조사 데이터만을 사용하는 단계

를 포함하는 프린지 패턴 판별 방법.
제1항에 있어서, 상기 회절 격자 사이를 통과하는 빛을 상기 목적물을 측정하기 위하여 필요한 최소로 제한하는 구멍(aperture)을 조정하는 단계를 포함하는 프린지 패턴 판별 방법.
제1항에 있어서, X 및 Y 방향의 이동을 완수하기 위하여 상기 목적물을 운반하는 스테이지(stage)의 이동을 컴퓨터로 제어하는 단계를 포함하는 프린지 패턴 판별 방법.
테스트 빔과 기준 빔을 분리시키고 결합시키는 한 쌍의 회절 격자를 사용하여 상기 테스트 빔이 상기 회절 격자 사이에 배치된 목적물의 표면 위에 입사하도록 하는 간섭계에 있어서,

a) 목적물 프린지 패턴(object fringe pattern)과 기타 프린지 패턴을 포함 하는 간섭 그림(interferogram)이 결상되는 화소의 어레이를 포함하는 결상 시스템(imaging system);

b) 상기 회절 격자의 광축에 수직인 평면에서 X 및 Y 방향으로 상기 목적물 을 이동시키는 스테이지(stage);

c) 상기 목적물의 X 및 Y 방향 이동에 대응하여 조사(irradiance)가 변화하 는 화소를 확인하는 확인 장치(identifier); 및

d) 목적물 표면을 측정하기 위하여 상기 확인된 화소에만 반응하는 간 섭 그림 분석기(analyzer)

를 포함하는 간섭계.
제7항에 있어서, 상기 회절 격자 사이를 통과하는 조도(illumination)를 상기 목적물 표면을 측정하기 위하여 필요한 최소한의 직경으로 제한하는 가변 구멍(variable aperture)을 포함하는 간섭계.
제8항에 있어서, 상기 가변 구멍이 상기 목적물과 함께 이동하도록 설치된 홍채 모양의 조리개(iris diaphragm)인 간섭계.
제7항에 있어서, X 및 Y 방향으로 상기 스테이지를 이동 제어하도록 배치된 컴퓨터를 포함하는 간섭계.
제10항에 있어서, 목적물 이동에 대응하여 화소 조사량의 변화를 나타내기 위하여 상기 컴퓨터로의 화소 조사 입력을 포함하는 간섭계.
제10항에 있어서, 데이터를 모으는 동안 상기 간섭 그림의 위상을 변조시키기 위하여 상기 컴퓨터의 제어 하에서 상기 광축의 방향으로 상기 회절 격자 중 하나의 이동을 포함하는 간섭계.
제7항에 있어서, 상기 화소 확인 장치는 회전하는 표면을 갖는 목적물에 대하여 확인된 화소에 고리 모양의 마스크(annular mask)를 사용하고, 조사 측정 데이터의 생성을 위하여 상기 마스크 내에서 화소를 확인하는 간섭계.