KR20050093790A - 평면외 복굴절 측정방법 및 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 투명한 광학 물질 샘플의 평면외 복굴절 특성의 정밀한 측정에 관한 것이다. 각을 이루는 2 개의 광 빔이 샘플 광학 요소의 선택된 위치를 통과한다. 상기 광 빔 중의 하나는 샘플 표면으로 입사한다. 상기 광 빔의 특징은 상기 샘플을 통과한 후에 검출되고, 검출된 정보는 평면외 복굴절을 결정하도록 처리된다.

Description

평면외 복굴절 측정방법 및 측정장치{OUT-OF-PLANE BIREFRINGENCE MEASUREMENT}
본 출원은 광학 재료의 복굴절 특성의 측정에 관한 것으로, 주로 광학 재료의 평면외 복굴절의 측정에 관한 것이다.
많은 중요한 광학 재료는 복굴절을 나타낸다. 복굴절은 광의 상이한 선형 평광 성분들이 상이한 속도로 광학 재료를 통하여 이동하게 한다. 이러한 상이한 편광 성분은 한 성분이 다른 한 성분에 대해 수직인, 2 성분의 편광으로 주로 논의된다.
복굴절은 많은 광학 재료의 고유의 특성이고, 상기 광학 재료에 가해진 외력에 의해 유발될 수도 있다. 유발된 복굴절은 광학 재료가 진동되는 경우와 같이 일시적일 수 있거나, 예를 들어, 광학 재료가 생산되는 동안 열적인 응력을 받는 경우에 발생할 수 있는 것과 같이 유발된 복굴절이 잔존할 수 있다.
위상 지연(retardation) 또는 지체는 광학 재료의 샘플을 가로지르는 광 빔의 경로를 따라서 작용하는 복굴절의 통합된 효과를 나타낸다. 입사하는 광 빔이 선형으로 편광되면, 평광된 광의 2 개의 직교하는 성분은 위상 차이, 다시 말해 위상 지연을 가진 채로 상기 샘플을 빠져나오게 된다. 위상 지연의 기본 단위는 나노미터(nm)와 같은 길이이다. 그러나, 종종 광의 파장(nm)으로 나눈 위상 지연값(nm)에 비례하는 위상각의 단위(파장(waves), 라디안(radians), 도(degrees))로 위상 지연을 나타내는 것이 편리하다. 샘플에 대한 "평균" 복굴절은 종종 측정된 위상 지연 크기를 샘플의 두께로 나눔으로써 계산된다.
상기의 2 개의 직교하는, 평광된 광 빔 성분은 광학 재료와 관련된 2 개의 직교하는 축에 평행하고, 상기 축을 각각 "빠른 축(fast axis)"과 "느린 축(slow axis)"이라고 한다. 빠른 축은 샘플을 통과하는 평광된 광의 보다 빨리 이동하는 성분과 정렬되어 있는 광학 재료의 축이다. 따라서, 주어진 광학 경로를 따라서 샘플의 위상 지연을 완전히 기술하기 위해서는 위상 지연의 크기와 샘플의 빠른(또는 느린) 축의 상대적인 각도 위치를 모두 특정하는 것을 요한다.
복굴절 특성의 정밀한 측정에 대한 필요성은 다양한 기술 분야에서 점점 중요하게 되었다. 예를 들면, 반도체 및 다른 산업에서 사용되는 고정밀 기구에 사용되고 있는 광학 요소에 있어서 선형 복굴절을 특정하는 것은 중요하다.
복굴절 측정 시스템에 관한 미국 특허제6,473, 747를 포함하는 종래 기술은 샘플의 표면에 대해 수직 입사각(입사각이 영 도)으로 샘플을 통과하는 광 빔을 이용하여 샘플의 복굴절을 측정하는 방법 및 장치를 개시하고 있다. 결과적으로, 샘플의 복굴절의 측정은 "평면내(in-plane)"의 것이고, 상기의 "평면내"라는 용어의 의미는 복굴절의 측정이 입사하는 광 빔에 수직인 샘플의 평면 상에서 2 개의 직교하는 축의 굴절률 사이의 차이를 나타내는 것을 의미한다.
전개된 가시광에서의 복굴절의 효과(이러한 효과는, 예를 들면, 광이 광학 필름이나 코팅을 통과할 때, 발생한다)는 콘트라스트(contrast)를 감소시키거나 색깔을 변경시킬 수 있다. 또한, 액정 디스플레이(LCD) 패널과 함께 사용되는 것과 같은 많은 광학 재료에 있어서, 복굴절의 범위와 크기는 고려중인 광의 입사각의 함수이다. 예를 들면, LCD 패널의 조망 각도가 (법선으로부터)증가하면 상기 패널로부터 나오는 광에 대한 복굴절 효과가 증가하게 되어, 보상하지 않으면, 콘트라스트의 감소 및/또는 색깔의 변경에 의해 가시광의 인식률이 감소하게 된다.
투명한 폴리머 필름은 상기한 조망 각도에 기인하는 복굴절 변화를 보상하기 위한 목적으로 LCD 패널과 함께 사용하기 위해 개발되었다. 다시 말해서, 상기와 같은 필름은 LCD 패널의 복굴절을 보상하는 복굴절 특징을 가지고 있어서 콘트라스트 또는 색깔의 현저한 손실을 초래하지 않으면서 광범위한 조망 각도를 제공한다.
수직 입사각(입사각 영 도)에 평행한 평면에서의 상기와 같은 필름과, 다른 광학 재료의 복굴절을 적절하게 특징지우는 것이 중요하다. 이러한 복굴절 측정 기준을 "수직" 또는 "평면외(out-of-plane)" 복굴절이라고 한다. 직교 좌표계를 통해서 평면내 복굴절과 평면외 복굴절의 개념을 고찰해 볼 수 있다. 따라서, 수직 입사광이 직교 좌표계의 Z-축에 평행한 방향으로 입사한다고 생각하면, 평면내 복굴절은 샘플의 XY 평면 상에서 발생한다. 평면외 복굴절은 평면내 복굴절에 대해 수직인 평면 상에 있고, 결과적으로 XZ 평면 또는 YZ 평면 상에서 발생한다.
다른 응용예(방금 논의한 복굴절 보상 필름 예에 부가하여)는 평면외 복굴절의 정밀한 측정을 필요로 할 수 있다. 예를 들면, 플루오르화 칼슘과 같은 등방성 결정은 짧은-파장(예를 들면, 157 nm)의 광이 상기 결정을 통하여 전파할 때 고유의 복굴절을 나타낼 수 있다. 이러한 고유의 복굴절은 상기 결정의 [110] 축과 평행한 평면에서 가장 크다. 또한, 상기와 같은 결정은 종종 외측 표면 또는 상기 외측 표면에는 수직이지만 상기 결정의 [111] 표면에는 평행한 입사광을 수용하기 위한 "창(window)"을 가진 상태로 만들어 질 수 있다. 결과적으로, 상기 결정의 [110] 축에 존재하는 방금 언급한 고유의 복굴절은 [110] 표면에 수직인 광에 대하여 평면외 복굴절이므로, 아래에 기술된 바와 같은 본 발명의 측정 기술을 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 평면외 복굴절을 측정하기 위해 사용되는 시스템의 광학 구성요소의 바람직한 배치상태를 나타내는 한 실시예의 다이어그램이다.
도 2는 도 1에 도시된 시스템의 신호처리 구성요소의 블록 다이어그램이다.
도 3은 본 발명에 따른 평면외 복굴절을 측정하기 위한 시스템의 광학 구성요소의 다른 배치상태를 나타내는 다른 실시예의 다이어그램이다.
도 4는 도 3에 도시된 시스템의 신호처리 구성요소의 블록 다이어그램이다.
도 5는 본 발명에 따른 평면외 복굴절을 측정하기 위한 시스템의 광학 구성요소의 다른 배치상태를 나타내는 다이어그램이다.
도 6은 본 발명에 따른 평면외 복굴절을 측정하기 위한 광학 구성요소의 또 다른 배치상태를 나타내는 다이어그램이다.
도 7은 샘플 광학 요소가 광 빔 경로에 대하여 기울어진 상태로 유지되어 있는 실시예를 나타내는 3 개의 다이어그램이다.
도 8은 이동가능한 기울어진 샘플에 대하여 가스 공급 튜브를 퍼지하는 운동을 나타내는 도 7의 실시예의 확대 상세 다이어그램이다.
도 9는 샘플을 통하는 광 빔 경로에 대한 광학 요소의 기울어짐과 이와 관련된 효과를 나타내는 다이어그램이다.
본 발명은 투명한 광학 재료 샘플의 평면외 복굴절 특성의 정밀한 측정에 관한 것이다.
한 가지 바람직한 실시예에 있어서, 각을 이루고 있는 2 개의 광 빔이 샘플의 선택된 위치를 통과한다. 상기 광 빔 중의 하나는 상기 샘플 표면에 수직으로 입사하도록 인도된다. 상기 광 빔의 특징은 샘플을 통과한 후에 검출되고, 검출된 정보는 평면외 복굴절을 결정하도록 처리된다.
본 발명의 다른 장점 및 특징은 아래의 상세한 설명부분 및 도면을 참고하면 명확히 알 수 있다.
본 발명에 따라, 샘플내의 위치에서 일어나는 평면외 복굴절은 각도를 이루고 이격된 두개의 광 빔을 그 위치를 통하여 통과시킴으로써 결정된다. 두개의 빔중 하나는 샘플의 표면에 수직으로 향하게 된다. 따라서, 샘플을 빠져나올 때, 그 광 빔은 샘플의 평면내 복굴절에 관한 정보를 제공한다.
다른 하나의 광 빔은 샘플 표면에 경사져서 향하게 되고, 따라서 샘플을 통하여 굴절된 제2 빔의 입사 경로를 따라 일어나는 위상 지연에 관한 정보를 제공하는 특성을 갖고 샘플을 빠져나온다. 각도를 이루고 이격된 두개의 빔에 의해 제공된 정보가 검출되며, 추가적으로 이하에 자세히 설명하는 바와 같이 샘플의 평면내 복굴절, 샘플의 평면외 복굴절을 제공하기 위하여 처리된다.
평면외 복굴절을 측정하기 위한 시스템의 일실시예는 도 1 및 2를 참조하여 설명한다. 도 1은 이 시스템의 주요한 광학 구성요소를 도시하고 있다. 구성요소는 그룹으로 만들어질 수 있고 모듈로 설명된다. 도 1의 실시예는 수직의 소스 모듈(10), 수직의 검출 모듈(12), 경사진 소스 모듈(14) 및 경사진 검출 모듈(16)을 도시하고 있다. "수직" 및 "경사"의 용어는 이하에 상세하게 설명되는 바와 같이 수직 또는 0도의 입사각으로 샘플을 통하여 나아가는 광 빔과 관련된 모듈과 경사진 각도로 샘플을 통하여 나아가는 빔과 관련된 모듈을 각각 구별하기 위한 것으로 사용된다.
수직의 소스 모듈(10)의 구성요소는 광원(20)으로서 He-Ne 레이저를 포함한다. 이 레이저는 632.8 나노미터(nm)의 파장을 갖고 있다. 광원의 파장은 특별한 응용에 가장 적합하게 선택될 수 있도록 의도하였다.
광원(20)에서 나오는 빔(B)은 대략 1.0 밀리미터(mm)의 스폿 크기 또는 단면적을 갖고 있다. 광원 빔은 기준 축선에 대하여 +45°에서 편광 방향으로 배향된 편광기(22)에 입사하도록 향하고 있다. 글랜-톰슨 방해석 편광기와 같은 높은 소광 편광기가 바람직하다. 또한 편광기(44)는 정밀한 조정 회전자에 고정되는 것이 바람직하다.
편광기(22)에서 나오는 편광은 광탄성 변조기(25)의 광학 요소(24)에 입사된다. 바람직한 실시예에서, 광탄성 변조기(이하 "PEM"이라 한다)는 미국 오리건주 힐스보로의 하인즈 인스트루먼츠 인코포레이티드에 의해 제조된 것이다. 비록 PEM이 바람직하기는 하지만, 광원의 편광을 변조하기 위해 다른 기구가 사용될 수 있다.
가장 정확한 위상 지연 측정은 시스템의 광학 구성요소에 존재하는 잔류 복굴절을 최소화할 때 달성된다. 이를 위해, PEM(25)은 PEM의 광학 요소(24)를 지지할 때 존재하는 힘에 의해 생길 수 있는 잔류 복굴절을 제거하도록 구성되어야 한다.
PEM(25)은 0°에 배향된 복굴적 축선을 갖고 있고 바람직하게 50kHz의 공칭 주파수로 광학 요소(24)에 진동 복굴절을 부여하는 컨트롤러(84)에 의해 제어된다. 이와 관련하여, 컨트롤러는 그 사이에 광학 요소(24)가 부착되는 두개의 쿼츠 트랜스듀서를 구동한다.
PEM(25)의 진동 복굴절은 PEM을 통하여 전파되는 편광의 직교 성분 사이에 시간 변화 위상차를 도입한다. 임의의 시점에서, 위상차는 PEM에 의해 도입된 위상 지연을 나타낸다. 앞에서 언급한 바와 같이, 위상 지연은 나노미터와 같은 길이의 단위로 측정가능하다. PEM은 PEM에 의해 도입된 위상 지연의 진폭을 변화시킬 수 있도록 조정가능하다. 이 경우에 손으로, 위상 지연 진폭은 0.383 파장(242.4 nm)가 되도록 선택된다.
PEM(25)으로부터 전파되는 광 빔(B1)은 투명한 샘플(26)을 통하여 유도된다. 샘플은 직교 축선(X 및 Y)을 따라 병진 운동으로 샘플을 주기적으로 이동하기 위해 제어가능한 샘플 홀더(28)에 의해 빔의 경로에 지지된다(여기에서 광 빔(B1)은 Z축으로 진행하는 것으로 간주한다).
예를 들면 얇고, 가요성의 중합체 필름이 될 수 있는 샘플(26)에서, 바람직한 홀더는 두개의 견고한 지지 부재 사이에 팽팽하게 떨어져서 배열된 복수의 작은 직경의 와이어(예를 들면 1 또는 2 mm)로 구성된 것이다. 이 와이어는 저마찰 코팅으로 코팅되거나 또는 코팅되지 않은 스테인리스 스틸 와이어 로프가 될 수 있다. 또한 이 와이어를 위해 나일론 코팅 와이어 로프와 다수의 다른 재료가 사용될 수 있다. 와이어 재료, 와이어에 가해지는 텐션, 와이어 사이의 간격은 샘플의 무게에 의존하여 만약 샘플이 늘어지도록 허용되면 도입될 수 있는 어떠한 벤딩 응력도 없이 평면으로 샘플이 유지되도록 선택된다. 홀더(28)에서 각각의 와이어 사이의 간격은 방금 설명한 바와 같이 샘플 아래의 와이어에 의해 점유되는 공간이 최소화되도록 가능한 커야 한다(샘플(26)의 단위 무게 및 가요성에 의존).
샘플 홀더(28)는 상술한 바와 같이 샘플을 병진 이동시키고 샘플의 면적을 가로지르는 복수의 위치에서 빔(B1)으로 샘플(26)을 스캔할 수 있는 통상적인 X-Y 스테이지 기구에 의해 구동될 수 있다.
빔이 샘플을 통과할 때 빔(B1)은 샘플(26)의 평면내 복굴절에 의해 영향을 받는다. 상술한 바와 같이 이러한 영향은 빔에 위상 지연을 생기게 한다. 이러한 위상 지연을 발생시키는 평면내 복굴절은 이하에 상세하게 설명되는 바와 같이 본 발명에 따라 결정되며, 또한 평면외 복굴절을 결정하기 위해 사용된다.
샘플에 유도된 평면내 복굴절의 명확한 측정을 획득하기 위하여, 샘플(26) 밖으로 지나가는 빔(B1)은 상이한 편광 방향을 가진 두 부분으로 분리되고 이에 의해 후속 과정을 위한 두개의 정보 채널을 형성한다.
빔(B1)을 분리하기 위한 바람직한 기구는 수직 검출 모듈(12)의 구성요소이며 그 빔의 경로(이후 입사 경로라고 한다)에 위치되어 있는 빔 분리 미러(30)를 포함한다. 빔 분리 미러(30)는 바람직하게 스코트 글라스 타입의 SF-57 글라스로 만들어진다. 이 글라스는 극히 낮은(제로에 가까운) 응력-렌즈 계수를 갖고 있다. 비록 빔 분리 미러가 바람직하기는 하지만, 빔(B1)을 두개의 부분으로 분리하기 위해 적합한 다른 기구(예를 들면 플리퍼 미러 장치)를 대용할 수 있다.
빔(B1)은 빔 분리 미러(30)를 완전히 통과하고, 이제 B11으로 표시된 빔이 검출을 위한 검출 조립체(32)로 들어간다. 검출 조립체(32)는 그 편광 방향이 기준 축선으로부터 -45°에 위치하도록 배열되어 있는 컴팩트한 글랜 테일러 타입 분석기(42)를 포함한다. 분석기(42)로부터 빔(B11)은 이하에 자세하게 설명되는 검출기(44)로 들어간다.
빔 분리 미러(30)의 반사면은 대체로 샘플(26)을 향하여 위쪽으로 향하고 있다. 미러는 입사 경로(즉, 샘플(26)로부터 전파될 때 빔(B1)의 경로)가 미러의 반사면에 거의 수직이 되도록 장착된다. 바람직한 실시예에서, 입사 경로를 따라 진행하는 빔(B1)과 미러(30)로부터 반사되는 빔 부분(B1R) 사이에 만들어진 각도는 0°보다 크지만 10°보다 작다.
반사된 빔 부분(B1R)은 다른 검출기 조립체(50)에 입사된다. 조립체(50)는 입사 빔(B1)에 인접하게 배열되어 구성되며 반사된 빔(B1R)을 받아들이도록 배치된다. 검출기(50)의 구성요소는 컴팩트하게 통합되고 그 편광 방향이 PEM(25)의 복굴절 축선과 평행한 0°가 되도록 배열되어 있는 글랜 테일러 타입 분석기(74) 포함하도록 수납된다.
분석기(74) 위에 적층된 것은 편광된 레이저 광의 통과를 허용하지만 원치않는 실내광이 검출기(76)에 도달하는 것을 차단하는 협대역 간섭 필터(77)이다. 검출기는 바람직하게 필터 위에 적층되어 있는 포토다이오드이다. 포토다이오드 검출기(76)는 바람직한 검출 기구이며 수신된 레이저 광의 시간 변화 강도를 나타내는 전류 신호를 출력으로 만들어낸다. 이 검출기 조립체(50)에 대하여, 검출된 레이저 광은 샘플(26)을 통하여 전파된 빔의 반사된 부분인 빔(B1R)이다.
검출기 조립체(50)의 포토다이오드 출력은 검출기 조립체(50)의 일부인 관련 인쇄회로기판(도시 생략)상에 지지되어 있는 전치 증폭기에 인도된다. 전치 증폭기는 검출기 신호의 시간 평균을 나타내는 DC 강도 신호(VDC1R)와 로우 임피던스 강도 신호(VAC1R)의 형태로 위상 감지 장치(바람직하게 로크 인 증폭기(80), 또는 유사한 컴퓨터에 기초한 디지탈 신호 처리 구성요소)에 출력(75)을 제공한다(도 2 참조).
빔(B1)의 반사되지 않은 부분(B11)이 향하게 되며 앞에서 언급한 다른 검출기 조립체(32)(도 1 참조)는 두가지 관점을 제외하면 바로 앞에서 설명한 조립체(50)와 동일한 구성이다. 검출기 조립체(32)는, 분석기(42)의 편광 방향이 다른 검출기 조립체(50)에서의 분석기(74)의 편광 방향에 대하여 경사지도록 배열된다. 특히, 분석기(42)는 그 편광 방향이 -45°로 위치된다. 또한, 검출기 조립체(32)의 포토다이오드는 수신된 레이저 광의 시간 변화 강도를 나타내는 전류 신호를 출력으로 만들어내며, 검출된 레이저 광은 샘플(26)을 통하여 전파된 빔(B1)의 반사되지 않은 부분(B11)이다.
검출기 조립체(32)의 포토다이오드 출력은 전치 증폭기에 인도되며, 전치 증폭기는 검출기 신호의 시간 평균을 나타내는 DC 강도 신호(VDC1)와 로우 임피던스 강도 신호(VAC1)의 형태로 로크 인 증폭기(lock-in amplifier)(80)에 출력(79)을 제공한다(도 2 참조).
요약하면, 로크 인 증폭기(80)에는 두개의 입력 채널이 구비되어 있다. 하나의 채널은 검출기 조립체(32)의 출력에 대응하고, 다른 하나의 채널은 검출기 조립체(50)에 대응한다. 분석기(42)가 -45°로 배열되기 때문에 제1 채널을 통하여 로크 인 증폭기에 의해 수신된 강도 정보는 샘플에 의해서 야기된 위상 지연의 0° 또는 90°성분에 관한 것이다. 분석기(74)가 0°로 배열되기 때문에 로크 인 증폭기(80)의 제2 채널에 수신된 강도 정보는 샘플에 의해서 야기된 위상 지연의 45°또는 -45°성분에 관한 것이다. 이하에 설명되는 바와 같이, 이러한 정보는 샘플내의 스캔 위치에서 빔(B1)(즉, 수직 입사 빔)에 야기된 전체 위상 지연의 크기 뿐만 아니라 샘플내의 그 위치에서 빠른 축선의 방위의 정확한 측정을 산출하는 알고리즘에서 결합된다.
로크 인 증폭기(80)는 기준 신호(82)로서 PEM(25)의 광학 요소(24)를 구동하도록 PEM 컨트롤러(84)에 의해 가해진 진동 주파수를 사용한다. 로크 인 증폭기(80)는 샘플의 위치에 대해서 채널 1 과 채널 2로 표시될 수 있는 상술한 두개의 채널에 수신된 값을 제공하도록 디지탈 컴퓨터(90)와 통신한다. 채널 1 과 채널 2에서 검출기의 강도 신호는 다음과 같이 유도된다.
여기에서, △는 PEM의 시간 변화 위상 지연, δN은 빔(B1)(수직 입사 빔)에 대한 샘플의 위상 지연 크기, ρ는 샘플의 위상 지연의 빠른 축선의 방위각 이다. 유도에 사용된 선형 복굴절 샘플(δ,ρ)에 대한 뮬러 행렬은 다음과 같은 일반화된 형태를 갖고 있다.
방정식 (1)에서, sin△(△=△0sinωt, 여기에서 ω는 PEM의 변조 주파수, △0는 PEM의 최대 피크 위상 지연)는 제1 종 베셀 함수로 전개될 수 있다.
여기에서, k는 0 또는 양의 정수, J2k+1은 베셀 함수의 (2k+1)번째 차수이다. 마찬가지로, cos△는 베셀 함수의 우수 조파(even harmonics)로 전개될 수 있다.
여기에서, J0는 베셀 함수의 0번째 차수, J2k는 베셀 함수의 (2k)번째 차수이다.
방정식 (1) 내지 (3)에서 알 수 있는 바와 같이, PEM의 제1 조파에서의 신호를 사용하여 위상 지연의 크기 및 각도 방위를 측정하는 것이 바람직하다.
PEM의 제2 조파에서의 선형 복굴절을 측정하기 위해 유용한 신호는 sinδN보다 작은 값인 sin2(δN/2)로 수정된다. 검출기의 1F 전기 신호는 방정식 (4)로 표시될 수 있다.
1F 신호는 PEM의 제1 조파에서 참조되는 로크 인 증폭기(80)를 사용하여 측정된다. 로크 인 증폭기는 1F 이외의 모든 조파로부터의 기여를 배제할 것이다. 두개의 채널에 대한 로크 인 증폭기로부터의 출력은 다음과 같다.
로우 레벨 선형 복굴절에 대한 sinδN δN의 근사치를 사용하며, 는 로크 인 증폭기가 진폭 대신에 신호의 평균 제곱근을 측정한다는 사실에 기인한다.
PEM의 제1 조파 이외의 주파수에서 나타나는 모든 항은 방정식 (5)를 구할 때 무시된다. 1F VAC 신호를 얻기 위한 방정식 (5)의 유효성은 δN이 작을 때 sin2(δN/2)0 이 되는 근사치의 결과로서 더욱 확실해진다. 이것은 예를 들면 20 nm 미만의 로우 레벨 위상 지연에 대해서 적용한다.
흡수, 반사 손실 또는 산란에 의한 투과의 변화 또는 광원의 강도 변동에 대한 영향을 제거하기 위하여, VDC 신호에 대한 1F VAC 신호의 비율이 사용된다. 대안으로, DC 신호를 단일하게 역학적으로 표준화하는 것과 같은 유사한 기술이 채용될 수 있다. 비록 높은 품질의 로크 인 증폭기를 사용하여 1F VAC 신호의 측정에 최소한의 영향을 나타내더라도, 방정식 (1)에서 cos△ 항의 배제는 채널 1에서의 VDC 신호에 심한 영향을 미칠 수 있다. 방정식 (1)에서 cos2(δN/2)cos△ 항은 작은 δN에 대하여 cos△와 대략 동일한다. 방정식 (3)에서 알 수 있는 바와 같이, cos△는 DC 항인 J0(△0)에 의존한다. 결과적으로, 이 DC 항은 방정식 (7)과 같이 정정되어야 한다.
여기에서, Rch1 및 Rch2 는 두개의 채널로부터 측정된 양이다.
채널 1에서 cos△ 항에 의해 야기된 DC 항을 정정하기 위하여, J0(△0) = 0(△0 = 2.405 라디안 또는 0.383 파)이 되도록 PEM 위상 지연을 설정한다. 이러한 PEM 설정에서, 1F 신호를 발생시키기 위한 PEM의 효율은 최대 효율의 약 90%이다.
최종적으로, 수직 입사 빔(B1)에 영향을 주는 평면내 위상 지연의 측정된 크기(δN)(나노미터) 및 각도 방위(ρ)는 방정식 (8)로 표시된다.
방정식 (8)은 컴퓨터(90)상에서 실행되는 프로그램에서 컴파일되고 각도를 이루고 이격된 빔이 투과되는 샘플의 선택된 위치에서 이러한 위상 지연의 크기 및 방위를 측정하기 위하여 사용된다.
방정식 (8)은 특히 작은 선형 복굴절을 위해 개발된 것이다. 방정식 (8)을 유도할 때 사용된 sinδN δN의 근사치는 광 파장이 632.8 nm일 때 δ = 20 nm에 대해 약 1%의 에러를 갖고 있다. 더 큰 위상 지연에 대해서는 δN 대신에 sinδN 을 사용해야 한다.
PEM과 같은 시스템 구성요소에서 잔류 복굴절을 제거하기 위한 상기 언급된 노력에도 불구하고, 적어도 어느 정도의 잔류 복굴절의 존재는 피할 수 없다. 현재의 시스템에 있어서, 방정식 (8)의 결과를 수정함으로써 매우 정확한 결과가 얻어져 상기 시스템에서의 임의의 남아있는 잔류 복굴절의 원인이 되고, 상기 잔류 복굴절은 시스템 오프셋으로써 참조된다. 실제로, 광탄성 변조기의 광학 요소에 있어서의 그리고 빔 분리 미러 기판에 있어서의 잔류 복굴절은 측정 결과의 에러를 유도한다. 이러한 임의의 에러는 샘플이 제 위치에 있지 않은 상태에서 시스템을 처음에 작동시킴으로써 측정된다. 이러한 에러에 대한 수정은 각각의 채널에 대한 에러 값을 뺌으로써 만들어진다. 실제로, 이러한 절차는 상기 시스템의 자체 교정 방법을 제공한다. 그러나, 샘플의 시스템 측정과 다른 방법을 사용하여 얻어진 측정을 비교하여 신뢰성이 있게 된다.
샘플의 평면내 복굴절에 의해 유도된 위상 지연값(δN)은 도 1의 "B2"로 도시된 바와 같이, 다른 광 빔으로 나뉘어진 동시에 검출된 측정 위상 지연으로서 사용된다. 상기 언급한 바와 같이, 광 빔(B2)은 샘플(26) 표면에 경사지게 나아간다. 따라서 광 빔(B2)은 상기 샘플을 통과하는 상기 광 빔(B2)의 (굴절된)입사 경로를 따라서 발생하는 위상 지연과 관련된 정보를 제공하는 특성을 갖춘 샘플에 존재한다. 따라서 각도를 이루고 이격된 두개의 빔(B1 및 B2)에 의해 제공된 정보가 샘플의 평면외 복굴절, 게다가 샘플의 평면내 복굴절을 제공하도록 검출되고 처리된다.
아래 설명을 제외하면, 경사진 소스 모듈(14) 및 경사진 검출 모듈(16)은 각각 수직의 소스 모듈(10) 및 수직의 검출 모듈(12)과 매치된다. 따라서, 경사진 소스 모듈(14)은 광원(20), 편광기(22), 및 수직의 소스 모듈(10)의 PEM(25)과 동일한 방식으로 작동하는 광원(220), 편광기(222), 및 PEM(225)를 포함한다. 이와 유사하게, 경사진 검출 모듈(16)은 수직의 검출 모듈(12)의 검출 조립체(32, 50)와 빔 분리 미러(30)와 같은 방식으로 작동하는 검출 조립체(232, 250)와 빔 분리 미러(230)를 포함한다. 경사진 검출 모듈(16)에 있어서, 광 빔(B2)은 "B2I" 및 "B2R"의 두 부분으로 나뉘어지고 수직의 검출 모듈(12)에서의 빔 부분(B1I 및 B1R)과 같은 방식으로 처리된다.
수직의 모듈(10, 12)과 경사진 모듈(14, 16) 사이의 첫번째 차이는 수직 입사 빔(B1)에 경사진 도 1에서의 각도(A)로 샘플(26)을 통하여 전해지는 광 빔(B2)을 제공하고 탐지하기 위하여 사용된다. 결국에는, 경사진 소스 모듈(14)은 실시예에 있어서 수직의 소스 모듈(10)에서 멀리 장착되고 그리고 샘플에서 동일한 위치를 통하여 전해지는 각도를 이루고 이격된 두개의 빔(B1 및 B2)을 생성하는 양만큼 틸트된다.
일 실시예에 있어서, 각도(A)는 30°로 선택된다. 아래에 설명된 평면외 복굴절 계산은 광 빔(B1 및 B2) 양자로부터 얻어진 정보를 포함하기 때문에, 경사진 각도 빔(B2)이 통과하는 샘플의 위치, 그리고 수직 유도 빔(B1)이 통과하는 크기가 상당히 다르지 않은 위치를 보장하는데 충분히 작은 각도(A)가 실제로 경사지게 되는게 바람직하다.
수직의 검출 모듈(12)과 수신된 광 빔(B1)의 관련된 처리의 상기 설명 다음에 하나의 통상의 기술로써, 로크 인 증폭기(280)에 적용되고(도 2) 컴퓨터(90)에 의해 처리된 검출된 신호가 경사진 광 빔(B2)의 위상 지연의 측정된 크기(δ0 , 나노미터) 산출됨이 이해될 것이다.
다음에 설명되는 바와 같이, 샘플의 선택된 위치와 관련된 평면내 복굴절과 평면외 복굴절을 동시에 계산하기 위하여 측정된 수직의 위상 지연(δN)을 이러한 정보가 사용하는 것이 바람직하다.
기재된 바와 같이, δN는 Z축에 있는 것으로 여겨지는 수직의 유도 빔(B1)의 위상 지연의 크기를 나노미터로 나타낸다. 평면내 복굴절은 다음과 같이 정의된다.
여기서 nY와 nX는 각각 광 빔의 방향에 수직인 직교 축선(X, Y)에 수직으로 샘플의 복굴절률이다. 가변의 "d"는 샘플 두께이고, 통상적으로 마이크로미터로 측정되고 여기서 1000만큼 곱해져 위상 지연 측정값의 나노미터 치수와 매치되어 방정식 (9)의 평면내 복굴절의 치수 크기를 산출한다.
따라서, 수직의 위상 지연 측정은 다음의 평면내 복굴절과 관련있다.
XZ평면에서의 평면외(또는 수직의) 복굴절 값이 구해지는(다시, 상기 유도된 데카르트 좌표(Cartesian coordinate) 시스템을 사용하여) 경우를 고려하면, 평면외 복굴절은 △nV1=nZ-nX 를 나타낸다.
ψ상기 기재된 바와 같이, 샘플의 빠른 축선(ρ)이 방정식 (8)에 나타난 바와 같이 계산된다. 필요할 경우, 샘플 복굴절 (빠른) 축선과 측정된 구성요소 복굴절 (빠른) 축선이 정렬되는 것을 보장하도록 이러한 정보가 사용된다. 이때, 경사진 각도의 광 빔(B2)을 고려하면 각도(A)는 ψ(본 실시예에서는 30°)이고, 샘플은 n의 평균 굴절율을 갖고 있고, 샘플 안쪽(굴절 때문에)의 수정된 입사각은 다음과 같다.
경사진 각도 지체는 이때 다음과 같이 표현된다.
방정식 (10)과 (11)을 다시 정리하면 다음과 같다.
여기서, 두 식을 합치면 다음과 같다.
또는
이는 컴퓨터(90)를 사용하여 계산된 바와 같이 XZ 평면에서의 샘플의 평면외(또는 수직의) 복굴절이다.
필요하다면, 본 시스템은 상이한 수직 평면에 대한 평면외 복굴절을 판정하도록 사용되는데, 상기 평면은 샘플의 YZ평면(즉, XZ 평면에 수직한 평면)이며, 다음과 같다.
샘플(26)이 XY 평면에서 회전될 수 있거나, 또는 제 3 소스와 검출 쌍은 바로 언급한 바와 같이 하나의 수직 평면이상에서 평면외 복굴절을 실시하도록 사용될 수 있다는 것이 고려된다.
평면내 복굴절이 경사진 복굴절과 비교됨으로써 무시할만할 때, 복굴절 축선(빠르고 느린 축선)을 갖춘 X축과 Y축의 일치 필요성 및 복굴절 측정 시스템이 필요 없음이 주목할 만하다. 이러한 경우에 있어서, 평면외 복굴절은 다음과 같다.
도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 또 다른 실시예의 다이어그램을 도시하고 도 3에 도시된 시스템의 신호 프로세싱 구성요소의 블록 다이어그램을 도시한다. 이것은 소스의 상이한 장치와 상기 설명된 수직(δN)의 및 경사(δO)진 지체 측정을 판정하기 위한 검출 구성요소를 사용하거나, 그렇지않으면 방금 설명한 방식으로 평면외 복굴절 값을 계산하는 듀얼-PEM, 즉 단일 검출 실시예이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 수직의 소스 모듈(310)은 광원(322), +45°로 향한 편광기(324), 그리고 0°로 향한 PEM(326)을 포함한다.
수직의 검출 모듈(312)은 제 2 PEM(328)을 포함하고 상기 PEM은 제 1 PEM의 변조 주파수와 상이한 변조 주파수로 설정된다. 제 2 PEM(328)은 45°로 향해진다. 수직 검출 모듈(312)은 또한 0°를 향한 편광기(330)와 검출 조립체(332)를 포함한다.
종래 실시예처럼, 투명한 샘플(26)용 홀더(28)의 검출 모듈과 소스사이에 위치된다.
도 3에 도시된 바와 같이 수직의 소스 모듈(310)과 검출 모듈(312)을 계속하여 살펴보면, 소스(322)는 632.8nm 파장길이의 편광된 He-Ne 레이저이다. 편광기(324)와 분석기(330)는 각각 글란-톰슨 타입(Glan-Thompson-type)의 편광기이다. Si-포토다이오드 검출기(344)는 또한 상기 실시예에서 사용된다. PEM(326, 328) 양자는 바 형태이고, 퓨즈식 실리카 모델은 2개의 변환기를 갖고 있다. 상기 변환기는 소프트 본딩재로써 퓨즈식 실리카 광학 요소에 부착된다. 광학 요소에 유도된 복굴절을 최소화하기 위하여, 변환기만이 PEM 하우징에 장착된다. 2개의 PEM(326, 328)은 각각 50 및 55 ㎑의 공칭 공명 주파수를 갖고 있고, 콘트롤러(도시 생략)에 의하여 구동된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 검출 조립체(332)에 생성된 전자 신호는 "AC" 및 "DC" 신호 양자를 포함하고 다르게 처리한다. AC 신호는 2개의 로크 인 증폭기에 적용된다. PEM의 기본 변조 주파수(1F)에 참조된 각각의 로크 인 증폭기는 검출 조립체(332)에 의해 나눠진 1F 신호를 검파한다.
검출기 조립체(332)가 아날로그대 디지털 변환기와 저 통과 전자 필터를 통과한 이후에 DC 신호는 로크 인 증폭기(340)에 의하여 수신된다. DC 신호는 검출기 조립체(332)에 도달하는 평균 광도를 나타낸다. 다음에 설명되는 바와 같이, DC 및 AC 신호는 상이한 PEM 지체 세팅에서 기록될 필요가 있다.
본 실시예에 있어서 샘플(26)의 복굴절 특성의 측정에 기초한 이론적인 분석은 또한 뮤엘러 매트릭스 분석(Mueller matrix analysis)에 기초하고, 다음에 듀얼 PEM, 즉 도 3 및 도 4에 도시된 단일의 검출기 실시예에 대해 설명된다.
도 3에 있어서 각각의 쌍의 소스와 검출 모듈 각각에 대한 뮤엘러 매트릭스는 아래 도시된다. δ 크기(아래 설명된 바와 같이 수직/경사 검출보다는 일반적인 검출이 여기서 고려됨)와 ρ에서의 빠른 축선의 각도를 갖춘, 이러한 광학 장치에 있어서 샘플(26)은 다음과 같은 형태를 갖고 있다.
2개의 PEM(하나는 소스 모듈이고, 다른 하나는 검출 모듈으로서, 지체 축선이 각각 ρ=0°와 45°를 향함)의 뮤엘러 매트릭스는 다음과 같다.
여기서 δ1 및 δ2는 소스 PEM(326 또는 426)의 상 지체와 검출 PEM(328 또는 428)를 변경시키는 시간이고 δ1 = δ10sinω1t δ2 = δ20sinω2t인데, 여기서, ω1 및 ω2 는 PEM의 변조 주파수이고, δ10 및 δ20는 2개의 PEM의 지체 진폭이다.
도 3에 도시된 장치에 있어서 광학 요소의 뮤엘러 매트릭스를 사용하면, 검출기(344 또는 444)에 도달하는 광밀도는 다음에 의하여 얻어진다.
여기서 I0는 편광기(324 또는 424)를 지난 광도이고, K는 편광기를 지난 광학 시스템의 전송 효율을 나타내는 상수이다.
방정식 19에서 sinδ1 및 cosδ1는 제1 종 베셀 함수로써 전개된다.
여기서 k는 "0"이거나 양의 정수이고, J2k+1은 베셀 함수의 (2k+1)번째 차수이다. 그리고
여기서 J0는 베셀 함수의 0번째 차수, J2k는 베셀 함수의 (2k)번째 차수이다.
sinδ2 및 cosδ2에 대해서도 이와 유사하게 전개되어 만들어진다
sinδ1, cosδ1, sinδ2 및 cosδ2의 전개를 방정식 (19)로 대신하고 베셀 함수의 2번째 차수만을 취하여, 다음과 같은 항을 얻는다.
항 (3) 및 (4)의 첫번째 부분은 저 레벨(π/2나 1/4파장 아래)에서의 선형 지체를 판정하기 위하여 사용될 수 있다. 항 (2)는 보다 높은 레벨(π에 이르거나 1/2파장)에서 선형 지체를 판정하는데 유용하다. 항 (1)은 평균 광도와 관련한 DC 항을 포함한다.
검출 조립체(332 또는 432)에서의 1F AC 신호는 2개의 PEM의 제 1 하모닉(1F) 주파수에서 참조한 로크 인 증폭기(304, 342 또는 440, 442)를 사용하여 판정된다. 로크 인 증폭기는 모든 다른 하모닉으로부터 기여를 효과적으로 제외할 것이다. 2개의 PEM에 대한 로크 인 증폭기에 의해 측정된 1F 신호는 다음과 같다.
여기서 는 로크 인 증폭기의 출력이 신호 진폭이 아닌 평균 제곱근을 측정한다는 사실에 기인한다. J0(δ10)2J1((δ20) 및 J0(δ20)2J1((δ10)의 최대값이 로크 인 증폭기의 출력에 최적의 결과치로 도달함을 방정식 (22)로부터 알 수 있다. AC 신호가 모아질때, 양 PEM의 지체 진폭이 AC 신호를 최적화시키기 위한 1.43 라디안으로 설정된다.
DC 신호는 항(1)로부터
으로 유도될 수 있다.
여기서 PEM의 변조 주파수의 함수로서 변하는 임의의 항은 생략된다. 그 이유는 그러한 항들은 DC 신호에 어떠한 정미적인 기여도 하지 않기 때문이다. 상술한 로-패스 전자 필터는 그와 같은 변동을 제거하는 데 사용된다.
작은 각도 근사치(x가 작을 경우 sinx=x and sin2x=0) 내에서는, VDC는 샘플의 위상 지연에 대해서는 독립적이고, 따라서 검출기에 도달하는 평균 광도를 나타낸다. 하지만, 30 nm 보다 큰 위상 지연이 측정되는 샘플의 경우에는, 식(23)에 나타내진 VDC는 일반적으로 위상 지연의 크기 및 각도에 영향을 받게 될 것이다. 따라서, 측정된 DC 신호는 평균 광도의 실제적인 표시가 될 수 없을 것이다. 이 경우, 가장 직접적인 방법은 J0(δ10) 와 J0(δ20) 모두를 "0" 과 같게 설정하는 것이다. 그러면 DC 신호는
로 될 것이다.
이 실시예에서는, PEM의 위상 지연 진폭은 DC 신호의 기록을 위해 δ10 = δ20 = 2.405 라디안(0.3828 파장)으로서 선정되었다. 그와 같은 PEM 설정에서, J0(δ10) = J0(δ20) = 0 이다. 그러므로, ρ 또는 δ에 독립적인 DC 신호는 검출기(244 또는 444)에 도달하는 평균 광도를 실제적으로 지시한다.
주지되는 바와 같이, 이 방법은 상이한 PEM 설정에서 AC 및 DC 시호를 기록하는 것을 필요로 하고, 따라서 보다 느린 측정 속도(대략 데이터 포인트당 2초)를 가진다. 이 방법은 30 nm 보다 큰 선형 위상 지연의 고정밀 측정을 가능하게 해준다. 속도가 중요한 경우에는, 또다른 방법이 사용될 수 있다. AC 신호가 기록되어 있는 상태에서 DC 신호가 δ10 = δ20 = 2.405 라디안에서 포착되면, AC 대 DC 의 비를 사용하여 측정된 샘플의 위상 지연은 샘플의 배향각에 좌우된다. 하지만, DC 항은 식(23)으로 잘 정의된다. 그러므로, 위상 지연 크기 및 각도 양자에 대한 연산의 반복에 의해 위상 지연의 각도 의존성을 감소시키는 것이 가능하다.
광원 요동과 샘플 및 다른 광학 구성요소들로부터의 흡수, 반사 및 산란으로 인한 광도 변화의 영향을 제거하기 위해, 1F AC 신호 대 DC 신호의 비가 사용된다. 양 PEM에 대한 AC 신호 대 DC 신호의 비는 식(25)로 나타내어진다.
양 PEM에 대한 보정된 비로서 R1과 R2의 정의가 얻어진다.
마지막으로, 복굴절의 크기 및 배향각이 다음과 같이 나타내어진다.
여기서 라디언으로 나타내어진 δ는 스칼라이다. 특정 파장(즉 632.8 nm)에서 측정될 때, 그것은 나노미터의 위상 지연으로 손쉽게 변환된다(즉, 632.8/(2π)가 곱해진다).
식(27)은 선형 복굴절을 결정함에 있어 아크사인 함수의 사용으로 인해 작은 선형 복굴절에 대해 특별히 전개되었다는 것을 강조해 둔다. 그러므로, 여기 설명된 이 방법은 광원으로서 632.8 nm 레이저를 사용했을 때 π/2 내지 158.2 nm의 이론적 상한을 가진다.
양 PEM의 변조 주파수에서의 신호는 샘플의 고속 축의 배향에 좌우되고(식(24) 참조), 최종 위상 지연 크기는 고속 축 각도에 독립적이다(식(27) 참조). 위상 지연 크기의 이 각도 독립성을 성취하기 위해서는, 시스템 내의 모든 광학 구성요소들을 정밀하게 배향하는 것이 중요하다. 또한, 앞서 설명한 실시예와 마찬가지로, 고 품질의 광학 구성요소들이 사용되는 경우에도 장비 자체의 실재하는 잔여 선형 복굴절성(장비 오프셋)을 보정하는 것이 바람직하다.
앞서의 식(27)의 전개는 기본적으로 일반적인 개념에서 제공되었으며, 당업자는 거기에서 제공된 연산값이 수직 입사 광 빔 "B1"(도 3)으로부터 검출된 정보에 적용될 때 앞서의 실시예와 관련하여 상술한 것과 동일한 측정값(δN)에 상응하는 평면내 위상 지연 측정값(δN)이 결정되리란 것을 알 것이다.
도 3의 실시예에 있어서의 샘플의 평면내 복굴절에 의해 유도되는 위상 지연의 값(δN)은 앞서와 같이 도 3에서 "B2"로서 도시된 다른 "경사진" 광 빔 상에 주어진 위상 지연의 동시적으로 검출된 측정값과 함께 이용된다. 광 빔 "B2"는 샘플(26)의 표면에 경사지게 방향설정된다. 광 빔 "B2"는 따라서 샘플을 통해 광 빔 "B2"의 (굴절된) 입사 경로를 따라 발생하는 위상 지연에 관한 정보를 제공하는 특징을 가지고 샘플을 빠져 나간다. 그에 따라 2개의 각 이격된 광 빔 "B1" 및 "B2"에 의해 제공된 정보는 검출되고 샘플의 평면내 복굴절에 더하여 샘플(26)의 평면외 복굴절을 제공하도록 처리된다.
아래에 설명되는 것을 제외하고는, 경사진 소스 모듈(314)과 경사진 검출 모듈(316)은 각각 수직 소스 모듈(310)과 수직 검출 모듈(312)에 상응한다. 따라서, 경사진 소스 모듈(314)은 수직 소스 모듈(310)의 광원(322), 편광기(324) 및 PEM(326)과 동일한 방식으로 기능하는 광원(422), 편광기(424) 및 PEM(426)을 포함하고 있다. 마찬가지로, 경사진 검출 모듈(316)은 수직 검출 모듈(312)의 PEM(328) 및 검출기 조립체(332)와 동일한 방식으로 기능하는 또다른 PEM(428) 및 검출기 조립체(432)를 포함하고 있다.
수직 모듈(310, 312)과 경사진 모듈(314, 316) 사이의 근본적인 차이는, 경사진 모듈은 수직 입사 광 빔 "B1"에 대해 경사진 도 3의 각도 "A"로 샘플(26)을 통해 전파하는 광 빔 "B2"을 제공하고 검출하기 위해 사용된다는 점이다. 이를 위해, 경사진 소스 모듈(314)은 샘플 내의 동일한 위치를 통해 전파하는 각 이격된 광 빔 "B1"과 "B2"를 발생시키도록 장착된다. 이 도 3 실시예에서, 각도 "A"는 30도로 선정된다.
수직 검출 모듈(312) 및 관련 처리공정의 앞서의 설명에 따라, 당업자는 로크-인 증폭기(440, 442)(도 4)에 적용되고 컴퓨터(90)에 의해 처리되는 검출된 신호는 경사진 광 빔 "B2" (도 3)에 영향을 주는 위상 지연의 측정된 크기(δ0)(나노미터)를 얻으리란 것을 알 것이다. 이 정보는, 도 1 및 2의 실시예와 관련하여 상술한 바와 같이, 샘플의 선택된 위치와 관련한 평면내 복굴절과 평면외 복굴절을 바람직하게 동시적으로 연산하기 위해 수직 위상 지연(δN)의 측정값과 함께 사용된다.
상기 실시예들은 2개의 별개의 소스 모듈과 2개의 별개의 대응하는 검출 모듈을 포함하고 있었다. 변경된 실시예로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 단일의 소스 모듈(510)이 사용될 수 있다. 그와 같은 실시예에 있어서, 소스 모듈(510)은 수직 소스 모듈(10)과 같은 상술한 소스 모듈들 중 하나의 구성요소들과 조화되는 구성요소들(광원, PEM 등)을 가지도록 형성되어 있다. 소스 모듈로부터 발산하는 광 빔 "B"은 홀더(28) 상의 샘플(26)에 도달하기 전에 전환기(514)와 만난다. 부분 반사 미러일 수 있는 전환기는 샘플 상의 공통의 위치에서 전환기(514)를 통과하는 광 빔 부분 "B1"과 교차하도록 도 5에 도시된 바와 같이 다시 샘플(26)을 향해 미러(518)에 의해 반사되는 전환된 광 빔 "B2"을 형성하도록 약간의 광 빔을 다시 방향설정시킨다. 따라서, 전환기(514)와 미러(518)는 단일의 광원(510)의 광 빔 "B"으로부터 샘플을 통과하는 2개의 각 이격된 광 빔 "B1"과 "B2"를 발생시키도록 배열된다. 앞서와 같이, "B2"는 바람직하게는 수직 입사 빔으로부터 약 30도 경사져 있다.
샘플을 통과한 후에, 광 빔 "B1"(도 5)은 검출 모듈(512)로 방향설정된다. 검출 모듈(512)은 평면내 복굴절과 관련한 정보를 검출하기 위한 검출 모듈(12)과 같은 앞서 설명한 검출 모듈에서 설명한 구성요소들과 조화되는 구성요소들(분석기, 검출기 등)을 포함하고 있다. 마찬가지로, 광 빔 "B2"는 샘플(26)을 통과한 후에 경사진 검출 모듈(516)로 방향설정된다. 검출 모듈(516)은 또한 광 빔 "B2" 내로 주어지는 경사-각 위상 지연과 관련한 정보를 검출하기 위한 검출 모듈(16)과 같은 앞서 설명한 검출 모듈에서 설명한 구성요소들과 조화되는 구성요소(분석기, 검출기 등)을 포함하고 있다. 앞서와 같이, 수직 검출 모듈 및 경사진 검출 모듈로부터 포착된 정보는 수직 교차 평면에 대한 평면내 복굴절값 및 평면외 복굴절값에 도달하도록 처리된다.
플립 미러가 도 5의 실시예의 전환기(514)로서 사용될 수 있다. 이와 관련하여, 이 미러는 소스 모듈(510)로부터의 광 빔 "B"의 경로 내외로 주기적으로 플립동작하여 설명된 바와 같은 검출을 위해 경사진 광 빔 "B2"를 주기적으로 발생시킨다. 따라서 수직 광 빔 "B1"은, 플립 미러가 광 빔 "B"의 경로에서 주기적으로 벗어날 때, 도시된 바와 같이 검출 모듈(512)에 도달한다. 플립 미러 운동의 주파수는 평면내 복굴절(광 빔 B1에 영향을 줌)과 평면외 복굴절(양 광 빔(B1, B2)으로부터 검출된 정보로 결정됨)의 양자의 실질적으로 동시적인 검출과 연산을 허용할 정도로 충분히 높도록 (적절한 왕복 액추에이터에 의해) 성립될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 6은 본 발명의 또다른 변경된 실시예로서, 도 5와 마찬가지로, 단일의 소스 모듈(610), 전환기(616), 및 미러(618)가 샘플(26)을 투과하는 2개의 각 이격된 빔 "B1"과 "B2"을 발생시키기 위해 채용되어 있다. 이 실시예에서는, 경사진 광 빔 "B2"이 샘플을 통과한 후에 경사진 광 빔 "B2"을 반사시키기 위한 또다른 미러(614)가 또한 구비되어 있다. 반사된 광 빔은 수직 입사 광 빔 "B1"의 광 경로 내에 배치되는 수렴기(620) 상에 작용한다. 상기 광 경로는 단일의 검출 모듈(612)에서 끝난다. 검출 모듈(612)은 도 3의 검출 모듈과 같은 앞서 설명한 검출 모듈과 조화되는 구성요소들을 가지고 있다.
수렴기(620)는 수직 입사 광 빔 "B1"이 검출 모듈(612)에 도달하는 것을 가능하게 하는 동시에 다른 광 빔 "B2"이 동일한 검출 모듈(612)에 의한 검출을 위해 공통 축을 따라 광 빔 "B1"과 함께 수렴하는 것을 야기한다. 바람직하게는, 적어도 하나의 전환기(616) 또는 수렴기(620)는 수직 입사 광 빔 "B", "B1"의 경로 내외로 이동하는 플립 미러가 될 것이다. 플립 미러를 위한 액추에이터는 컴퓨터의 제어와 감시하에 있고, 이에 의해 2개의 수렴된 경로 광 빔 "B1"과 "B2" 중 어느 것이 특정 시간에 단일의 검출 모듈을 때리는 지를 시스템이 쉽게 결정할 수 있게 해준다.
샘플 홀더가 단일의(비분산) 경로를 따라 이동하는 단일의 광원 빔에 대해 주기적으로 샘플을 경사이동시키도록 형성될 수도 있다. 도 1에서 파선(26T)으로 도시된 바와 같은 그와 같은 경사이동은, 샘플이 경사진 위치 내외로 이동할 때 단일의 광 빔이 상술한 각 이격된 양자의 광 빔으로서 기능하는 것을 가능하게 해주는 효과를 가지게 될 것이다. 바람직하게는, 홀더(28)는 광 빔이 샘플 내의 동일 위치를 통과하는 동시에 정보가 수직 입사 광 빔(평면 방향 샘플)과 경사진 입사 광 빔(경사이동된 샘플) 양자에 대해 검출되는 방식으로 샘플 경사이동이 일어나는 것을 보장하도록 배열되고 작동될 것이다.
직전 언급된 경사이동 샘플 홀더의 하나의 실시예가 도 7에 개략적으로 도시되어 있다. 거기서, 경사이동되는 샘플(236)은 상술한 바와 같이 소스 모듈(10)로부터 발산하는 광 빔과 같은 광 빔(221)의 고정 경로를 가로질러 횡단될 수 있다(선형 "Y" 방향으로). 샘플(236)은 X/Y 스테이지 샘플 홀더(234)에 의해 점차로 횡단되어, 복굴절 데이터가 샘플의 표면을 가로지르는 복수의 위치에 걸쳐 포착될 수 있다. 샘플 홀더(234)는 예컨대 광 빔에 대해 수많은 상이한 입사각에서의 샘플의 복굴절 특성의 분석을 용이하게 하기 위해 샘플을 회전시키도록 설계될 수 있다. 예컨대, 도 8에 도시된 홀더(234)는 정렬된 피벗 포스트(240, 241) 둘레에 샘플(236)을 고정시킨다. 서보모터(235)가 하나의 포스트 또는 샤프트(241)에 접속되어 샘플을 분석을 위한 소정의 각도로 회전시키기 위해 컴퓨터에 의해 작동가능하다. 하나의 실시예에 있어서, 서보모터는 샤프트(241) 위치 정보를 컴퓨터에 제공하는 인코더를 구비하고 있다. 서보모터(235)는 샘플(236)을 도 8에 실선으로 도시된 배향각으로부터 점선(243)으로 도시된 수평 위치로 회전시키도록 구동될 수 있다.
몇몇의 광학 적용예에 있어서는, 심층 자외선 즉 DUV로 불려지는 약 157 나노미터와 같은 매우 짧은 파장을 가진 빛을 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, DUV 광을 채용하는 광학 시스템 또는 장치에 사용되는 광학 요소들의 특성을 정밀하게 결정하는 것이 중요하다. 그와 같은 광학 요소로는 예컨대 스캐너 또는 스테퍼의 칼슘 플루오라이드(CaF2) 렌즈와 같은 것을 들 수 있다. 복굴절 또는 위상 지연은 광학 요소의 그와 같은 특성의 하나이다. 광학 요소의 위상 지연이 광학 재료 및 그 재료를 통과하는 빛의 파장의 양자 모두의 특성이기 때문에, DUV 광학 장치에 채용된 광학 요소의 위상 지연 특성을 측정하기 위한 시스템은 또한 DUV 광 신호를 정밀하게 검출하고 처리하기 위해 DUV 광원 및 그 구성요소들을 가지고서도 작동해야만 한다.
복굴절 측정과 같은 적용에 있어 DUV 광의 사용과 관련한 한가지 문제점은 시스템 주위에 그리고 특히 광 빔 경로에 존재하는 산소에 의한 DUV 광의 흡수이다. 이와 관련하여, 산소 분자(수증기 또는 미량의 탄화수소와 같은 다른 함유물과 함께)는 DUV 광을 흡수하고, 그에 따라 빛을 감소시키고 샘플의 정밀한 복굴절 측정에 필요한 신호를 감소시킨다. 시스템 주변의 산소(다른 함유물과 함께)를 제거하는 한가지 방법은 시스템 또는 광 빔 경로에 질소(N2)를 퍼지하는 것이다.
도 7의 상술한 경사이동 샘플 홀더 실시예는 산소가 퍼지된 광 빔 경로를 필요로 하는 시스템에 사용하기 위한 한가지로 고려될 수 있다. 따라서, 이 시스템 내에는 도 7 및 8에 개략적으로 도시된 바와 같은 신축식 상부 퍼징 가스 공급 튜브(254)가 구비될 수 있다. 샘플 아래에는 유사한 신축식 하부 퍼징 가스 공급 튜브(256)가 있다.
튜브(254, 256)에 공급되는 가스 압력은 튜브를 빠져나가는 퍼징 가스가 각각의 튜브와 샘플 표면 사이에 존재하는 갭에 정의 압력을 제공하도록 선정되고, 이에 의해 DUV 광 빔(221)의 경로내로 산소의 진입을 방지한다.
연속적인 도 7(a)-7(c)에는, 샘플(236)이 도면의 좌측으로부터 우측으로 횡단될 때 상부 가스 공급 튜브(254)가 후퇴되고 하부 가스 공급 튜브(256)가 전진되는 방법이 도시되어 있다. 도면에서, 퍼징 가스 튜브의 단부가 샘플의 표면에 밀접하여 유지되어 있고, 이에 의해 튜브와 샘플 사이에 존재하는 갭이 튜브로부터 유동하는 퍼징 가스로부터 정의 압력하에 유지되는 것을 보장한다는 것을 알 수 있다.
도 8을 참조하면, 조절가능한 퍼징 가스 튜브(254, 256)는 수많은 방법들 중 하나의 방법으로 형성될 수 있다. 하나의 실시예로, 신축식 상부 튜브(254)는 내부에 샘플(236)과 홀더(234)가 존재하는 수직으로 밀봉된 체적의 상부 벽(105)으로부터 돌출하도록 장착된다. 공급 튜브(258)는 원격 공급원으로부터 압축된 퍼징 가스를 공급한다.
상부 튜브(254)의 연장부(260)가 튜브(254)에 인접하여 장착되어 있는 선형 액추에이터(262)에 접속되어 있다. 액추에이터(262)는 컴퓨터의 제어하에 접속된 연장부(260)를 도 8에 화살표(264)로 도시된 양 방향으로 전진 및 후퇴시키도록 작동가능하다. 유사하게 신축식 하부 튜브(256)는 컴퓨터 제어식 선형 액추에이터(263)에 의해 전진 및 후퇴된다.
샘플 홀더(234)는 샘플(236)을 입사 광 빔(221)에 대해 특정 각도로 유지시키도록 구조될 수 있다. 그와 같은 경우, 선형 액추에이터는 샘플이 횡단될 때 튜브(256, 254)의 단부를 샘플의 개별의 표면과 밀접하게 유지시키도록 제어될 수 있다. 예컨대, 도 7을 참조하면, 선형 액추에이터는 샘플이 도면의 좌측에서 우측으로 횡단할 때 점차로 상부 튜브(254)를 후퇴시키고 하부 튜브(256)를 전진시키도록 제어된다.
샘플을 수평방향에서 경사이동시키는 한가지 효과는 샘플을 통과하는 광 빔의 경로를 변경시키는 점이라는 것을 당업자는 이해할 것이다. 예컨대, 도 9에 도시된 바와 같이, 광학 요소 또는 샘플(402)(여기서는 수평방향으로 방향설정된 샘플(402)이 실선으로 도시되어 있음) 상에 수직으로(즉 0의 입사각) 작용하는 광 빔 "작용" 경로(400)는 샘플로부터 광 빔 작용 경로(400)와 축선방향으로 정렬되는 "발산" 경로(404)를 따라 발산시킬 것이다. 광 빔은 따라서 경로(404)를 따라 장치 내의 다음번 광학 요소(406)에 도달할 것이다.
샘플(402)이 각도(θ)(도 9에서 점선으로 도시됨)만큼 경사이동되어 있는 경우, 광 빔 발산 경로(404)는 광 빔 작용 경로로부터 거리 "D"만큼 변위될 것이다. 이 변위 "D"의 크기는 샘플의 굴절률, 두께, 및 경사각(θ)의 함수이다.
몇몇의 복굴절 측정 시스템에 있어서는, 샘플을 가로질러 높은 공간 분해능으로 복굴절을 측정하는 것이 바람직하다. 따라서, 작은 직경의 광 빔 크기 및 그에 따른 높은 분해능을 만들도록 상대적으로 작은 개구가 장치 내에 채용된다. 예컨대, 작은 직경의 개구는 샘플로부터 발산 경로(404)를 따라 이동하는 광 빔을 받아들이는 검출기에 인접하여 위치될 수 있다.
이와같은 시스템에서 샘플을 기울어지게 하기 위한 기구를 채용하고, 방사빔 경로(404)에 상술한 변위( " D " )를 부여하는 경우 방사빔 경로(404)의 광학 요소는 상술한 것처럼 추가의 신호처리를 위해서 변위된 방사빔( 또는 적어도 그 빔의 유용한 부분)을 받아 들이도록 구성되고 배열되는 것이 중요하다. 이것을 달성하기 위한 한 방법은 방사빔 경로(404)에 빔 직경 크기의 구멍을 위치시키는 것이고, 이로써 이와같은 구멍이 이 빔의 변위에 영향을 받지 않는 것이 보장된다.
또한, 편향( " D " )의 최대량은 미리 결정될 수 있기 때문에 광학 장치에는 변위량에 관계없이 변위된 방사빔의 사용가능한 부분을 캡쳐하기에 충분한 크기인 방사빔 경로의 구멍이 구비될 수 있다. 이와 관련해서 약간 분기된 소스빔이 바람직하다. 캡쳐된 빔의 유용한 부분이 전체 빔에 비해서 유의적으로 낮은 강도를 갖고 있는 상태에서 이 낮은 강도를 어카운팅함으로써 정확한 측정이 여전히 달성될 수 있다. 에컨대, 위에서 언급한 것처럼, 검출된 AC(변조된)신호대 DC(평균)신호의 비는 검출된 광의 강도가 변동될 때 위상 지연을 측정하는데 사용된다.
샘플이 단일 축(도 7과 8과 관련하여 위에서 논의한 것처럼)을 중심으로 하여 기울어 질때 방사빔경로(404)의 변위는 실질적으로 선형이면서 단일인 방향 또는 축일 것이다. 이 단일-방향 변위에 의하면 직사각형-형상의 구멍이 검출기에 인접해서(즉, 검출기의 작업면을 가로 질러서) 채택되고 배치되어, 그 결과 이 구멍의 장변이 축에 대해 평행이 되는데, 이 축을 따라 이 빔이 변위된다(도 7의 " Y "축).
도 3에 관하여 위에서 논의한 실시예에서 PEM은 광학요소중 하나인데, 이것을 통해서 샘플로부터 방사되는 광 빔이 추가적인 위상변조를 위해 배향된다. 따라서, 도 9의 요소(406)는 이하에서의 논의를 위해 PEM으로 간주될 것이다.
발진PEM(406)은 방사빔경로(404)에 도입된 위상 지연진폭은 PEM의 광학 요소상의 소정 위치로부터 방사빔의 변위( " D " )량에 따라 약간 변동될 수 있다. 예컨대, PEM의 광학 요소(도 9도에서 408로 도시됨)가 두 변환기(410)사이에 장착되어 구동될 때 이 요소(408)의 중심을 통해 통과하는 빔에 부여된 위상 지연크기는 변위량( " D " )만큼 중심으로 부터 변위된 빔에 부여된 위상 지연 크기보다 약간 클 것이다.
앞에서 언급한 바와 같이 편향량( " D " )은 측정될 수 있는데, PEM에 의해 부여된 위상 지연에서의 변화량이 중요한 것( " 에러 "량)으로 간주되는 경우, 이 에러를 측정할 수 있고, 이것을 앞에서 언급한 적절한 식에 사용할 수 있다. 예컨대, PEM광학 요소(408)의 길이( " L " )(변환기(410)의 사이)와 빔 변위( " D " )에 대해서, 위상 지연 에러는 비(2D/L)의 함수일 것이다.
이 에러는 " D "의 다양한 증가분에 대해서 경험적으로 측정되어 전체 싱글 프로세싱과 연관된 펌웨어의 대조표(look-up table)에 저장될 수 있도록 의도되었다. 샘플 홀더의 각도 위치에 관련된 정보(상술한 서보모터와 엔코더 기구로부터 유도된)는 현재의 변위( " D " )를 측정하기 위해서 컴퓨터를 제어함으로써 사용될 수 있는데, 이 현재의 변위( " D " )는 이 현재의 변위와 관련된 상술한 위상 지연 에러에 도달하기 위하여 대조표을 고려할 때 사용된다.
본 발명은 바람직한 실시예에 의해서 기술되었지만, 상기한 내용의 기술사상 및 취지로부터 벗어 나지 않고서 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 행해질 수 있다.

Claims (30)

  1. 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법으로서,
    각을 이루는 2 개의 광 빔을 상기 샘플의 한 위치를 통하여 통과시키는 단계;
    상기 위치를 통과한 광 빔의 특성을 검출하는 단계; 그리고
    검출된 특성을 이용하여 상기 샘플의 평면외 복굴절을 연산하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광 빔이 이루는 각도를 약 30도로 되도록 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 통과시키는 단계가 광 빔을 발생시키는 2 개의 분리된 광원을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 광 빔이 샘플을 통과하기 전에 각각의 광 빔의 위상을 변조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 위상 변조를 위해 광탄성 변조기를 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 각각의 광 빔이 샘플을 통과한 후에 각각의 광 빔의 위상을 변조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 각각의 광 빔이 샘플을 통과한 후의 각각의 광 빔의 위상 변조를 위해 광탄성 변조기를 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 샘플은 외측 표면을 가지고 있으며 상기 각을 이루는 2 개의 광 빔 중의 하나를 상기 외측 표면에 수직 입사각으로 입사되도록 향하게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 검출하는 단계가 각각의 광 빔이 샘플을 통과한 후에 각각의 광 빔을 2 부분으로 분리시키는 단계와, 2 개의 광 빔의 각 부분을 분리된 검출기로 향하게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 통과시키는 단계가 제 1 광 빔을 발생시키는 단일 광원을 제공하는 단계와, 각을 이루는 2 개의 광 빔을 제공하기 위해 상기 제 1 광 빔을 분광시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 분광시키는 단계가 각을 이루는 2 개의 광 빔을 제공하기 위해 상기 제 1 광 빔의 적어도 일부분을 연속적으로 분광시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 분광시키는 단계가 각을 이루는 2 개의 광 빔을 제공하기 위해 상기 제 1 광 빔을 주기적으로 분광시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 각을 이루는 2 개의 광 빔의 각각이 샘플을 통과한 후 상기 각을 이루는 2 개의 광 빔의 각각을 수용하기 위한 검출기를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 광 빔이 샘플을 통과한 후 상기 각을 이루는 2 개의 광 빔을 집광시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 집광시키는 단계는 상기 광 빔이 샘플을 통과한 후 상기 각을 이루는 2 개의 광 빔을 공통의 축선을 따라 향하게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 샘플을 통과하는 광 빔의 특성을 검출하기 위해 단일 검출기를 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법.
  17. 제 11 항에 있어서, 상기 샘플을 통과하는 광 빔의 특성을 동시에 검출하기 위해 2 개의 검출기를 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법.
  18. 제 1 항에 있어서, 각을 이루는 2 개의 광 빔이 상기 샘플의 복수의 위치를 통과하게 향하도록 상기 샘플을 주기적으로 이동시키는 단계와, 상기 복수의 위치에서 상기 샘플의 평면외 복굴절을 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법.
  19. 제 1 항에 있어서, 각을 이루는 2 개의 광 빔을 상기 샘플의 소정의 축에 대해 제 1 평면으로 배향시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 샘플의 축에 대해 제 1 평면의 위치를 변경시키기 위해서 광 빔의 위치를 주기적으로 변경시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법.
  21. 제 1 항에 있어서, 상기 통과시키는 단계가 상기 샘플을 기울어지게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법.
  22. 제 1 항에 있어서, 샘플을 회전시키고 샘플의 상기 위치에서의 평면외 복굴절을 재연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법.
  23. 제 1 항에 있어서, 샘플의 상기 위치에서의 평면외 복굴절을 연산하는 것에 부가하여 샘플의 상기 위치에서의 평면내 복굴절을 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법.
  24. 제 1 항에 있어서, 샘플의 상기 위치에서의 평면외 복굴절을 연산하는 것과 동시에 샘플의 상기 위치에서의 평면내 복굴절을 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법.
  25. 제 1 항에 있어서, 샘플의 평면내 복굴절의 빠른 축을 정하기 위해 하나의 광 빔의 검출된 특성을 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법.
  26. 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하기 위한 광학 시스템 구성요소의 장치로서,
    적어도 하나의 광원;
    각을 이루는 2 개의 광 빔을 상기 샘플의 공통의 위치로 통과시키기 위해 상기 광원과 결합된 전환 수단; 그리고
    상기 샘플의 평면외 복굴절을 연산하는데 사용하기 위해 상기 위치를 통과한 광 빔의 특성을 검출하기 위한 검출 수단;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하기 위한 광학 시스템 구성요소의 장치.
  27. 제 26 항에 있어서, 각각의 광 빔이 상기 샘플을 통과한 후 각을 이루는 2 개의 광 빔을 공통의 축을 따라 향하게 하는 집광 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하기 위한 광학 시스템 구성요소의 장치.
  28. 제 26 항에 있어서, 샘플의 상기 위치에서의 평면내 복굴절 및 평면외 복굴절을 실질적으로 동시에 처리하기 위한 처리 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하기 위한 광학 시스템 구성요소의 장치.
  29. 외측 표면을 가지고 있는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법으로서,
    샘플의 한 위치에서 평면내 복굴절을 측정하는 단계;
    샘플의 상기 위치에서 상기 외측 표면에 대해 비스듬한 각도로 상기 샘플을 통하여 전파하는 광에 영향을 미치는 위상 지연을 측정하는 단계; 그리고
    측정된 평면내 복굴절 및 측정된 위상 지연의 함수로서 평면외 복굴절을 측정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 외측 표면을 가지고 있는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법.
  30. 제 29 항에 있어서, 평면내 복굴절 및 평면외 복굴절을 실질적으로 동시에 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 외측 표면을 가지고 있는 투명한 샘플의 평면외 복굴절을 측정하는 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100911626B1 (ko) * 2007-07-13 2009-08-12 서강대학교산학협력단 바이오 센서 측정 장치

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080043835A (ko) * 2005-09-14 2008-05-19 칼 짜이스 에스엠테 아게 마이크로리소그래피용 노광 시스템의 광학 시스템
JP4317558B2 (ja) * 2006-08-23 2009-08-19 株式会社堀場製作所 試料解析方法、試料解析装置及びプログラム
TWI460418B (zh) 2005-11-29 2014-11-11 Horiba Ltd 有機電致發光元件之製造方法及製造裝置
US7746465B2 (en) 2007-01-18 2010-06-29 Hinds Instruments, Inc. Sample holder for an optical element
EP2173254A2 (en) 2007-07-31 2010-04-14 The General Hospital Corporation Systems and methods for providing beam scan patterns for high speed doppler optical frequency domain imaging
JP5140451B2 (ja) * 2008-02-05 2013-02-06 富士フイルム株式会社 複屈折測定方法及び装置並びにプログラム
JP2009229229A (ja) * 2008-03-21 2009-10-08 Fujifilm Corp 複屈折測定装置及び複屈折測定方法
US8582101B2 (en) * 2008-07-08 2013-11-12 Hinds Instruments, Inc. High throughput birefringence measurement
JP2012150107A (ja) * 2010-12-27 2012-08-09 Nippon Zeon Co Ltd 光学異方性膜の評価方法、光学異方性膜の光学特性の測定装置および光学異方性膜の製造方法
GB201308434D0 (en) * 2013-05-10 2013-06-19 Innovia Films Sarl Authentication apparatus and method
WO2014189967A2 (en) 2013-05-23 2014-11-27 Hinds Instruments, Inc. Polarization properties imaging systems

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3106818A1 (de) * 1981-02-24 1982-09-09 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Verfahren zur kontinuierlichen bestimmung mehrachsiger orientierungszustaende von verstreckten folien oder platten
JPH0623689B2 (ja) * 1988-12-12 1994-03-30 株式会社オーク製作所 複屈折測定方法
JPH0545278A (ja) * 1991-08-09 1993-02-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 複屈折測定装置
JPH08201277A (ja) * 1995-01-31 1996-08-09 New Oji Paper Co Ltd 複屈折測定方法及び装置
US5956146A (en) * 1997-01-29 1999-09-21 Victor Company Of Japan, Ltd. Birefringence measuring apparatus for optical disc substrate
JPH10267831A (ja) * 1997-03-25 1998-10-09 Unie Opt:Kk 複屈折測定光学系および高空間分解能偏光解析装置
US6473179B1 (en) * 1998-02-20 2002-10-29 Hinds Instruments, Inc. Birefringence measurement system
US5864403A (en) * 1998-02-23 1999-01-26 National Research Council Of Canada Method and apparatus for measurement of absolute biaxial birefringence in monolayer and multilayer films, sheets and shapes
US6268914B1 (en) * 2000-01-14 2001-07-31 Hinds Instruments, Inc. Calibration Process For Birefringence Measurement System

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100911626B1 (ko) * 2007-07-13 2009-08-12 서강대학교산학협력단 바이오 센서 측정 장치

Also Published As

Publication number Publication date
EP1573287A2 (en) 2005-09-14
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