KR20070090033A - 두 측면 측정용 오버래핑 공통 광로 간섭계 - Google Patents

두 측면 측정용 오버래핑 공통 광로 간섭계 Download PDF

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앤드류 더블유 쿠라위엑
마크 제이 트로노로네
조셉 씨 마론
토마스 제이 던
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Abstract

본 발명의 두 개의 공통-광로 간섭계는 불투명한 시험편의 대향하는 측면을 측정하기 위해 측정 캐비티를 공유한다. 간섭패턴은 시험편의 일 측면 및 두 개의 제1 간섭계의 기준면 사이, 시험편의 다른 측면과 제2 간섭계의 기준면 사이, 및 제1 기준면과 제2 기준면 사이에서 형성된다. 두 개의 간섭계의 기준면 사이의 후자의 측정은 시험편의 대향하는 측면의 측정이 서로 관련되는 것을 가능하게 한다.
간섭계, 기준면, 편광 수정요소, 측정 빔, 공통 광로 간섭계, 광원, 카메라, 프로세서, 빔 스플리터, 간섭패턴, 캐비티

Description

두 측면 측정용 오버래핑 공통 광로 간섭계{Overlapping common-path interferometers for two-sided measurement}
간섭계(interferometer)에 의한 부분 조립품을 포함한, 불투명한 부분의 두-측면 측정은 개별적으로 두 측면을 측정하여 상기 두 측면 상호 간을 비교하기 위한 개별적인 측정에 관한 것이다. 부분 파라미터 비교는 3차원 형상, 프로파일(profile), 편평함, 평행위치(parallelism), 및 두께를 포함한다.
각각의 편평도를 결정하고, 서로에 대한 두 측면을 측정하여, 평행 위치 및 두께를 결정하는 것과 같이, 특히 두 측면 각각을 측정하기 위한 목적의 불투명한 부분의 상호 대향하는 측면의 측정은 종래의 간섭계를 사용하여 성취하기는 어렵다. 예를 들어, 분리된 간섭계가 편평도를 측정하기 위해 두 개의 측면 각각을 측정하는데 사용될 수 있으나, 각각은 다른 측면과 관련되지 않는 상대적인 측정이다. 거울을 결합한 것을 포함하여 간섭계는 두께 변화를 결정하기 위해 동시에 두 측면을 측정하는데 사용되어 왔으나, 결합 측정은 두 개의 측면 사이의 차이를 구별하지 못한다.
게이지 블록(gage block)의 상호 대향하는 측면 및 다른 평면은 공통의 지지면(mounting surface)에 대해 개별적으로 측정되어 왔으나, 그 결과는 마운 팅(mounting)의 변화에 의존한다. 예를 들어, 게이지 블록의 제1 측면은 평면 지지면에 설치되어 있으며, 기준면과 함께 이 게이지 블록의 제2 측면은 게이지 블록의 제2 측면의 변화뿐만 아니라 상기 게이지 블록의 제2 측면 및 평면 지지면 사이의 차이를 측정할 수 있는 다양한 파장 간섭계에 의해 이미지가 만들어진다. 이 방법은 게이지 블록의 제1 측면이 두께와 평행 위치를 측정하기 위한 목적으로 설치된 기준면에 의해 적절하게 표현될 수 있는 것으로 가정한다. 그러나, 측정의 실제 목적 사이에서 결정되는 표면 불균형(surface irregularity) 및 외부 오염물질은 비교 측정을 왜곡할 수 있다.
다른 종래 접근 방법은 불투명한 부분의 상호 대향하는 측면을 동시에 측정하기 위한 두 개의 장-파장 간섭계(예를 들어, 적외선 간섭계)를 배열하는 것이다. 교정의 목적으로, 부분이 제거되고 양 간섭계의 측정에서 기준이 되는 공통 기준면(common datum surface)을 정의하는데 사용될 경우, 반투명 광학 평면(semitransparant optical flat)이 두 간섭계의 가시 범위 내에 배치된다. 가시 범위에서 작동하는 다른 간섭계는 광학 평면에 대한 교정과 연속하여 발생하는 광 경로 길이 변화를 측정한다. 각 간섭계는 기준면을 가지고 있으며, 다른 시간 및 조건에서의 측정시 광학 평면을 가진 두 개의 기준면의 교정은 상당한 복잡성과 에러를 유발한다.
다수의 바람직한 실시예에서 본 발명은 부분 조립품을 포함한, 불투명한 시험편의 상호 대향하는 측면을 측정하기 위한 두 개의 공통-광로 간섭계를 결합시킨다. 적어도 하나의 공통-광로 간섭계는 서로에 대해 두 개의 간섭계의 기준면을 측정하기 위한 주파수 변환 간섭계이거나 다른 긴 범위 간섭계(long-range interferometer)이다. 두 개의 공통-광로 간섭계는 그 각각의 기준면이 불투명한 시험편을 지지하는 캐비티를 형성하도록 전체를 종단하게(end-to-end) 배열된다. 하나의 간섭계는 불투명한 시험편의 제1 측면과 그 기준면 상의 대응하는 점들 사이의 거리를 측정한다. 다른 간섭계는 불투명한 시험편의 제2 측면과 그 기준면 상에 대응하는 점들 사이의 거리를 측정한다. 두 개의 오버래핑 간섭계 중 적어도 하나, 예를 들어, 주파수 변환 간섭계는 또한 두 기준면 사이의 대응하는 점들 사이의 거리를 측정한다. 불투명한 시험편의 대향하는 측면 상의 점들 사이의 거리는 두 개의 기준면 및 그 측면의 상대적인 측정으로부터 계산될 수 있다. 불투명한 시험편의 각 측면은 개별적으로 정의될 수 있으며, 불투명한 시험편의 3차원 표시를 만들기 위한 다른 측면과 공간적으로 관련될 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 불투명한 시험편의 3차원 표시를 달성하기 위해 싱글 간섭계의 통상의 가시 범위 이상의 광 간섭계의 정밀도까지 확장한다. 불투명한 표면을 가진 시험편의 대향하는 측면은 전통적인 위상-변환 간섭계(phase-shifting interferometer)의 통상적인 정밀도에서 각각 측정될 수 있으며, 비교 측정을 만들기 위해 유사한 정확도에서 서로 관련될 수 있다. 기준면의 측정은 바람직하게는 시간에 민감한 교정 에러를 피하기 위해 불투명한 시험편의 대향하는 측면의 두 개의 측정과 동시에 발생한다. 그 결과, 기준면의 측정은 오버래핑 간섭계의 자동 자기 교정(automatic self-calibration)을 제공하기 때문에, 측정은 생산 환경 또는 비-연구실 환경에서 일어날 수 있으며, 위치 및 결합 에러의 범위를 조절할 수 있다. 기준면의 스페이싱(spacing) 또는 방향의 어떠한 변화도 대향하는 측면의 측정에서 동시에 측정될 수 있다.
다수의 부가 측정이 독립 자료에 대해 두 개의 기준면을 교정하는데 요구되는데 반해, 두 개의 기준면은 하나의 부가 측정을 통하여 서로에 대해 교정될 수 있다. 그러나 양 간섭계는 서로에 대해 두 개의 간섭계의 결과를 더 교정하기 위해 그 기준면들 사이에서 동일한 측정을 수행하는데 사용될 수 있다.
개별적으로 및 서로에 대해 불투명한 시험편의 대향하는 측면을 측정하기 위한 간섭 시스템으로서 본 발명의 한 면은 적어도 하나의 간섭계의 가시 범위 내에 위치한 각각의 제1 및 제2 기준면을 가지는 제1 및 제2 간섭계를 포함한다. 제1 간섭계는 불투명한 시험편의 제1 측면 및 제1 기준면 상의 대응하는 점들 사이의 거리를 측정하기 위해 배치된다. 제2 간섭계는 불투명한 시험편의 제2 측면 및 제2 기준면 상의 대응하는 점 사이의 거리를 측정하기 위해 배치된다. 게다가, 제1 간섭계는 제1 및 제2 기준면 상의 대응하는 점들 사이의 거리를 측정하기 위해 배치된다. 프로세서(processor)는 기준면의 상대적인 측정에 기초하여 서로에 대해 불투명한 시험편의 제1 및 제2 측면의 상대적인 측정을 관련시킨다.
바람직하게는, 불투명한 시험편의 제1 측면이 제1 기준면에 인접하고 불투명한 시험편의 제2 측면이 제2 기준면에 인접하도록 마운트가 제1 및 제2 기준면 사이의 불투명한 시험편에 배치하기 위해 제공된다. 두 개의 기준면은 바람직하게는 부분적으로는 투과시키고, 부분적으로는 반사한다. 제1 간섭계는 바람직하게는 제1 기준면으로부터의 반사를 포함하는 제1 기준 경로 및 제1 기준면을 통하여 불투명한 시험편의 제1 측면으로부터 및 제1 측면으로 투과를 포함하는 제1 테스트 경로를 가지며, 제2 간섭계는 바람직하게는 제2 기준면으로부터 반사를 포함하는 제2 기준 경로 및 제2 기준면을 통하여 불투명한 시험편의 제2 측면으로부터 및 제2 측면으로 투과하는 제2 테스트 경로를 포함한다. 바람직하게, 제1 간섭계는 또한 제1 기준면을 통하여 제2 기준면으로부터 및 제2 기준면으로 투과를 포함하는 테스트 경로를 가진다.
더 큰 범위의 측정을 위해, 바람직하게 제1 간섭계는 제1 및 제2 기준면 사이의 거리를 파장길이에 기초한 측정의 애매함을 해결하기 위한 일련의 다른 측정 빔 주파수에서 작동하는 주파수-변환 간섭계이다.
제1 및 제2 측면을 가지는 시험편을 측정하기 위한 간섭 시스템으로서 본 발명의 다른 측면 또한 제1 및 제2 간섭계를 포함한다. 제1 간섭계는 시험편의 제1 측면과 제1 기준면간 광 경로 길이 차이를 측정하기 위한 제1 측정 빔을 전달하는 제1 광 경로 및 제1 기준면을 포함한다. 제2 간섭계는 시험편의 제2 측면과 제2 기준면간 광 경로 길이 차이를 측정하기 위한 제2 측정 빔을 전달하는 제2 광 경로 및 제2 기준면을 포함한다. 제1 간섭계의 제1 광 경로는 제1 기준면과 제2 기준면간 광 경로 길이를 측정하기 위해 시험편의 제1 측면을 넘어 제2 간섭계의 제2 기준면으로 확장한다. 프로세서는 시험편의 제1측면과 제2 측면간 및 제1 기준면과 제2 기준면간 개별적인 광 경로 길이 차이의 측정과 시험편의 제1 및 제2 측면의 거리를 측정하기 위한 제1 기준면과 제2 기준면간 광 경로 길이의 측정을 조합한다.
제1 광 경로는 바람직하게는 시험편의 제2 측면과 제2 기준면간 길이에서 제2 광 경로를 오버랩한다. 제1 기준면은 바람직하게는 제1 측정 빔을 제1 기준면을 통하여 전달하는 제1 테스트 빔 및 제1 기준면으로부터 반사하는 제1 기준 빔으로 나눈다. 제1 테스트 빔은 바람직하게는 시험편의 제1 측면으로부터 반사하는 제1 가로 구역 및 제2 기준면으로부터 반사하는 제2 가로 구역을 포함한다. 제1 테스트 빔의 제1 및 제2 가로 구역은 바람직하게는 수직 입사 근처에서 시험편의 제1 측면 및 제2 기준면과 직면한다.
프로세서는 바람직하게는 (a) 시험편의 제1 측면과 제1 기준면간 평행 위치의 제1 측정, (b) 시험편의 제2 측면과 제2 기준면간 평행 위치의 제2 측정, 및 (c) 두 기준면 사이의 평행 위치의 제3 측정을 얻고, 시험편의 제1 측면과 제2 측면간 평행 위치의 제4 측정을 계산하기 위해 평행 위치의 세 가지 측정을 조합한다.
제1 기준면과 제2 기준면은 바람직하게는 제1 광 경로를 따라서 시험편의 마운트를 지지하며, 실질적으로 서로 평행하게 확장한다. 제2 간섭계의 제2 광 경로는 제1 기준면과 제2 기준면간 광 경로 길이 차이를 측정하기 위해 시험편의 제2 측면을 넘어 제1 간섭계의 제1 기준면까지 확장한다. 이에 따라, 제2 광 경로는 시험편의 제1 측면과 제1 기준면간 길이에서 제1 광 경로와 오버랩한다. 프로세서는 제1 간섭계에 의한 제1 기준면과 제2 기준면간 광 경로 길이 차이의 측정과 제1 간섭계와 제2 간섭계간 차이를 측정하기 위해 제2 간섭계에 의한 제1 기준면과 제2 기준면간 광 경로 길이 차이의 측정을 비교한다.
개별적으로 및 서로에 대해 시험편의 대향하는 측면을 측정하기 위한 간섭 시스템으로서 본 발명의 다른 측면은 시험편의 대향하는 측면을 측정하기 위해 배열된 제1 간섭계와 제2 간섭계를 포함한다. 간섭계는 제1 측정 빔과 제2 측정 빔을 생산하는 적어도 하나의 광원과 제1 측정 빔과 제2 측정 빔을 가진 시험편의 대향하는 측면을 이미징하기 위한 이미징 서브시스템을 가진다. 제1 간섭계는 제1 측정 빔을 제2 간섭계의 제1 기준면과 제2 기준면간 및 제1 기준면과 시험편의 제1 대향 측면간 광 경로 길이 차이를 측정하기 위한 제1 테스트 빔과 제1 기준 빔으로 나누는 제1 기준면을 가진다. 제2 간섭계는 제2 측정 빔을 시험편의 제2 대향 측면과 제2 기준면간 광 경로 길이 차이를 측정하기 위한 제2 테스트 빔과 제2 기준 빔으로 나누는 제2 기준면을 가진다. 제1 테스트 빔은 시험편의 제1 측면으로부터 반사하는 제1 가로 구역과 제2 간섭계의 제2 기준면으로부터 반사하는 제2 가로 구역을 가진다. 제2 테스트 빔은 시험편의 제2 측면으로부터 반사하는 가로 구역을 가진다. 이미징 서브시스템은 제1 기준면과 제2 기준면 모두에 대한 시험편의 제1 측면과 제2 측면의 위치를 정하기 위해, (a) 제1 측정 빔에 의한 제1 기준면 과 시험편의 제1 측면간, (b) 제2 측정빔에 의해 제2 기준면과 시험편의 제2 측면간, 및 (c) 제1 측정빔에 의해 제1 기준면과 제2 기준면간 형성된 간섭패턴의 이미지를 만든다.
이미징 서브시스템은, (a) 제1 기준면과 시험편의 제1 측면간 및 제1 기준면과 제2 기준면간 형성된 간섭 패턴의 이미지를 동시에 기록하는 제1 카메라, (b) 제2 기준면과 시험편의 제2 측면간 형성된 간섭 패턴의 이미지를 기록하는 제2 카메라를 포함할 수 있다. 제1 빔 스플리터는 제1 기준면, 시험편의 제1 측면, 및 제2 기준면을 향하여 제1 측정 빔을 향하게 하고, 제1 기준면, 시험편의 제1 측면, 및 제2 기준면으로부터 제1 카메라로 제1 측정 빔을 다시 향하게 한다. 제2 빔 스플리터는 바람직하게는 제2 측정 빔을 제2 기준면 및 시험편의 제2 측면을 향하게 하고 제2 기준면 및 시험편의 제2 측면으로부터 제2 카메라로 제2 측정 빔을 다시 향하게 한다. 제1 및 제2 빔 스플리터는 바람직하게는 편광 빔 스플리터이고, 반사된 제1 측정 빔을 제1 카메라로 다시 향하게 하기 위해 제1 빔 스플리터와 제1 기준면 사이에 위치하는 제1 편광 수정요소 및 반사된 제2 측정 빔을 제2 카메라로 다시 향하게 하기 위해 제2 빔 스플리터와 제2 기준면 사이에 위치하는 제2 편광 수정요소 양자와 결합하여 작동한다. 제1 편광 수정요소와 제2 편광 수정요소는 바람직하게는 제2 카메라로부터 제1 측정 빔을 분리하고 제1 카메라로부터 제2 측정 빔을 분리하기 위해 대향하는-방향 편광 회전을 제공한다.
선택적으로, 빔 스플리터는 광원을 제1 측정 빔과 제2 측정 빔으로 나누고, 반사된 제1 측정 빔과 제2 측정 빔을 이미징 서브시스템으로 재반사하는데 사용될 수 있다. 빔 스플리터는 바람직하게는 편광 빔 스플리터이고, 반사된 제1 측정 빔을 이미징 서브시스템으로 다시 향하게 하기 위해 제1 기준면과 빔 스플리터 사이에 위치하는 제1 편광 수정요소 및 반사된 제2 측정 빔을 이미징 서브시스템으로 다시 향하게 하기 위해 제2 기준면과 빔 스플리터 사이에 위치하는 제2 편광 수정요소와 결합하여 작동한다. 편광 수정요소는 바람직하게는 제1 측정 빔과 제2 측정 빔의 반사된 부분을 이미징 서브시스템으로 향하게 하고, 이미징 서브시스템에 도달하는 것으로부터 양 기준면을 통하여 전달하는 제1 및 제2 측정 빔의 다른 부분을 막기 위한 누적 편광 회전을 제공한다. 빔 스플리터는 두 개의 빔 스플리터 중 하나일 수 있다. 제2 빔 스플리터는 반사된 제1 측정 빔을 제1 카메라로 향하게 하고 반사된 제2 측정 빔을 제2 카메라로 향하게 한다.
제2 테스트 빔의 가로 구역은 제1 테스트 빔과 유사하게 시험편의 제2 측면으로부터 반사하는 제1 가로 구역과 제1 기준면으로부터 반사하는 제2 가로 구역으로 나뉜다. 이미징 서브시스템은 또한 제2 측정 빔에 의해 제1 기준면과 제2 기준면간 형성된 간섭 패턴을 이미징 하기 위해 더 배열될 수 있다.
따라서, 제1 및 제2 간섭계는 제1 기준면과 제2 기준면간 간섭 패턴을 생성하기 위해 배열될 수 있다. 제1 간섭계는 바람직하게는 제1 기준면과 시험편의 제1 측면간 간섭 패턴과 함께 동시에 제1 기준면과 제2 기준면간 간섭패턴을 형성한다. 제2 간섭계는 바람직하게는 제2 기준면과 시험편의 제2 측면간 간섭패턴과 함께 동시에 제1 기준면과 제2 기준면간 간섭패턴을 형성한다. 양 간섭계는 두 기준면이 시험편의 각 측정과 서로 관련되어 있기 때문에, 서로 여전히 정확하게 관련되어 있는 동안 시험편의 대향하는 측면은 연속으로 측정될 수 있다. 왜냐하면, 대향하는 측면 측정들간 발생하는 시험편과 기준면의 관계에 있어서의 변화는 두 기준면 간 수반되는 측정에 따라 해결될 수 있다. 시험편을 설치하기 전의 잉여 측정은 두 간섭계를 더 조정하고 기준면의 의도된 형상으로부터의 어떠한 변화를 측정하는데 사용될 수 있다.
시험편의 대향하는 측면을 측정하고 서로에 대해 시험편의 대향하는 측면의 위치를 정하는 방법으로서 본 발명의 다른 측면은 제1 간섭계의 제1 기준면과 제2 간섭계의 제2 기준면 사이에 시험편을 마운팅하는 것을 포함한다. 제1 측정 빔은 제1 간섭계를 통하여 전파하며, 제2 측정 빔은 제2 간섭계를 통하여 전파한다. 제1 측정 빔의 제1 기준빔 부분은 제1 기준면으로부터 반사하며, 제1 측정 빔의 제1 테스트 빔 부분은 제1 기준면을 통하여 전달한다. 제1 테스트 빔의 제1 가로 구역은 시험편의 제1 측면으로부터 반사하며, 제1 테스트 빔의 제2 가로 구역은 제2 기준면으로부터 반사한다. 제1 기준면과 시험편의 제1 측면간 및 제1 기준면 과 제2 기준면간 제1 측정 빔에 의해 형성된 간섭 패턴은 동시에 이미지화된다.
게다가, 제2 측정 빔의 제2 기준 빔 부분은 제2 기준 빔으로부터 반사하며, 제2 측정 빔의 제2 테스트 빔 부분은 제2 기준면을 통하여 전달한다. 제2 테스트 빔의 제1 가로 구역은 시험편의 제2 측면으로부터 반사한다. 제2 테스트 빔의 제1 가로 구역은 시험편의 제2 측면으로부터 반사한다. 제2 기준면과 시험편의 제2 측면간 제2 측정 빔에 의해 형성된 간섭 패턴은 이미지화다. 제1 측정 빔에 의해 형성된 두 개의 간섭 패턴 및 제2 측정 빔에 의해 형성된 간섭 패턴은 시험편의 제1 및 제2 측면을 측정하고 서로에 대해 시험편의 제1 및 제2 측면의 위치를 정하기 위해 처리된다.
바람직하게, 상기 방법은 또한 제1 기준면으로부터 제2 테스트 빔의 제2 가로 구역을 반사하며, 제1 기준면과 제2 기준면간 제2 측정 빔에 의해 형성된 간섭패턴과 함께 제2 기준면과 시험편의 제2 측면간 제2 측정 빔에 의해 형성된 간섭 패턴을 동시에 이미지화하는 것을 포함한다. 상기 수반되는 처리의 단계는 각각의 제1 및 제2 기준면에 대해 시험편의 제1 및 제2 측면의 위치를 각각 정하기 위해 제1 기준면과 제2 기준면간 제2 측정 빔에 의해 형성된 간섭 패턴을 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 그 결과, 제1 측정 빔에 의해 형성된 간섭패턴을 동시에 이미지화하는 단계 및 제2 측정 빔에 의해 생성된 간섭 패턴을 이미지화하는 단계는 연속으로 수행될 수 있다.
거리를 애매하게 측정할 경우, 제1 측정 빔은 바람직하게는 복수의 다른 파장을 통하여 변환될 수 있으며, 제1 측정 빔에 의해 형성된 간섭 패턴을 동시에 이미지화하는 복수의 각기 다른 파장에서 제1 측정 빔에 의해 형성된 간섭 패턴을 동시에 이미지화하는 단계를 포함할 수 있다. 수반되는 처리의 단계는 제1 기준면과 시험편의 제1 측면간 및 제1 기준면과 제2 기준면간 애매한 거리를 측정하기 위한 복수의 각기 다른 파장에서 제1 측정 빔에 의해 형성된 간섭패턴을 처리하는 단계를 포함한다.
제2 측정 빔의 파장은 또한 복수의 각기 다른 파장을 통해 변환될 수 있으며, 제2 측정 빔에 의해 형성된 간섭 패턴을 이미지화하는 단계는 복수의 각기 다른 파장에서 제2 측정 빔에 의해 형성된 간섭 패턴을 이미지화하는 단계를 포함하기도록 유사하게 확장될 수 있다. 처리 단계는 또한 제2 기준면과 시험편의 제2 측면간 애매한 거리를 측정하기 위한 복수의 각기 다른 파장에서 제2 측정 빔에 의해 형성된 간섭 패턴을 처리하는 단계를 포함하도록 확장될 수 있다.
도 1은 분리된 광원 및 불투명한 시험편의 대향하는 측면을 측정하기 위한 카메라를 가지는 두 개의 오버래핑 공통-광로 간섭계를 포함하는 간섭 시스템의 다이어그램이다.
도 2는 두 개의 공통-광로 간섭계 사이의 공통의 측정 캐비티의 확대 다이어그램이다.
도 3A는 시험편의 일 측면과 제1 간섭계의 기준면간 및 두 개의 간섭계의 두 개의 기준면간 두 개의 제1 간섭계에 의해 형성된 간섭패턴을 도시한다.
도 3B는 시험편의 다른 측면과 제2 간섭계의 기준면간 및 두 개의 간섭계의 두 개의 기준면간 두 개의 제2 간섭계에 의해 형성된 간섭패턴을 도시한다.
도 4는 두 개의 간섭계에 의해 행해진 측정을 분리하기 위한 편광 처리 시스템을 구비한 두 개의 오버래핑 공통-광로 간섭계를 포함하는 다른 간섭 시스템의 다이어그램이다.
도 5는 도 4의 두 개의 공통-광로 간섭계간 공통의 측정 캐비티의 확대 다이어그램이다.
도 6A는 시험편의 일 측면과 제1 간섭계의 기준면간 및 두 개의 간섭계의 두 개의 기준면간 도 5의 두 개의 제1 간섭계에 의해 형성되는 간섭 패턴을 도시한다.
도 6B는 시험편의 대향하는 측면과 제2 간섭계의 기준면간 및 두 개의 간섭계의 두 개의 기준면간 도 5의 두 개의 제2 간섭계에 의해 형성되는 간섭패턴을 도시한다.
도 7은 시험편의 대향하는 측면을 교대로 이미지화하기 위한 카메라를 공유 하는 두 개의 오버래핑 공통-광로 간섭계를 포함하는 다른 간섭 시스템의 다이어그램이다.
도 8은 광원과 카메라를 공유하는 두 개의 오버래핑 공통-광로 간섭계를 포함하는 다른 간섭 시스템의 다이어그램이다.
도 9는 광원을 공유하는 두 개의 오버래핑 공통-광로 간섭계를 포함하는 다른 간섭 시스템의 다이어그램이다.
도 10은 각 측면 상의 다수의 표면을 가지는 불투명한 시험편을 포함하는 공통의 측정 캐비티의 확대 다이어그램이다.
도 11A는 시험편의 일 측면 상의 다수의 표면과 제1 간섭계의 기준면간 및 두 개의 간섭계의 두 개의 기준면간 두 개의 제1 오버래핑 간섭계에 의해 형성되는 간섭패턴을 도시한다.
도 11B는 시험편의 다른 측면 상의 다수의 표면과 제2 간섭계의 기준면간 및 두 개의 간섭계의 두 개의 기준면간 두 개의 제2 오버래핑 간섭계에 의해 형성되는 간섭패턴을 도시한다.
불투명 시험편(20; test part)의 상호 대향하는 제1 및 제2 측면(16, 18)을 측정하기 위한 제1 및 제2 공통-광로 간섭계(12, 14)를 결합시키는 간섭 측정 시스템(10)이 도 1에 도시된다. 불투명 시험편(20)은 공통-광로 간섭계에 의해 전파되는 주파수 범위내에서 투과되지 않는 물질로 구성되거나 이러한 주파수에서 정확한 투과를 배제하기 위해 충분하게 확산되는 부분일 수 있다. 제1 및 제2 간섭 계(12, 14)는 각각의 제1 및 제2 광원(22, 24) 및 빔 성형기(26, 28; beam shaper)를 포함한다. 제1 및 제2 광원(22, 24)은 바람직하게는 주파수-변환 간섭계를 수행하기 위해 일련의 다른 파장을 통해 변할 수 있는 각각의 제1 및 제2 측정 빔(32, 34)을 생성하는 주파수 가변 광원(frequecny-tunable light source)이다. 제1 및 제2 빔 성형기(26, 28)는 바람직하게는 제1 및 제2 측정 빔(32, 34)의 미리 정해진 횡단폭(transverse dimension)을 정하기 위한 확대장치(expander) 및 콜리메이터(collimator; 시준기)를 포함한다.
제1 및 제2 광원(22, 24)은 바람직하게는 일련의 다른 주파수를 통해 레이저 주파수의 변환을 위한 조정가능한 피드백 시스템을 가진 반도체 다이오드 레이저이다. 특히, 본 발명을 수행하는데 적합한 이러한 주파수-가변 광원의 예는 모드-선택 주파수 튜닝 시스템(Mode-Selective Frequency Tuning System)으로 명칭된 미국 특허 출원 번호 10/946,692에 개시되어 있으며, 이는 참조로서 여기에 통합된다. 다른 예는 조정가능한 외부 캐비티를 가진 가변 레이저 시스템(Tunable Lase System having an Adjustable External Cavity)으로 명칭된 미국 특허 번호 6,690,690에 개시되어 있으며, 이 또한 참조로서 여기에 통합된다.
각각의 제1 및 제2 간섭계(12, 14) 내에서, 제1 및 제2 측정 빔(32, 34)은 각각의 제1 및 제2 분리된 플레이트(52, 54)에 도달하기 전에 제1 및 제2 셔틀(42, 44)과 제1 및 제2 빔 스플리터(46, 48; beamsplitter)를 통해 제1 및 제2 공통 광 경로(36, 38)를 따라 전파한다. 제1 및 제2 셔틀(42, 44)의 개폐는, 바람직하게는 하나의 간섭계(12 또는 14)로부터의 빛과 다른 간섭계(14 또는 12)로부터의 빛 의 혼합을 막기 위해 하나 또는 다른 제1 및 제2 광원(22 또는 24)으로부터 빛의 전파를 교대로 차단하도록 공통의 프로세서/제어기(50)에 의해 조절된다. 제1 및 제2 빔 스플리터(46, 48)는 제1 및 제2 공통 광 경로(36, 38)를 따라 제1 및 제2 분리된 플레이트(52, 54)로 제1 및 제2 측정 빔(32, 34)의 일부를 전달하며, 제1 및 제2 공통 광 경로(36, 38)를 따라 제1 및 제2 분리된 플레이트(52, 54)로부터 이미징 서브시스템에 포함된 각각의 제1 및 제2 카메라(56, 58)로 제1 및 제2 측정 빔(32, 34)의 되돌아오는 부분을 반사한다. 제1 및 제2 빔 스플리터(46, 48)는 분리 진폭(splitting amplitude) 또는 편광(polarization)에 기초하여 펠리클 빔 스플리터(pellicle beamsplittle), 빔 스플리터 큐브(beamsplitter cube), 또는 빔 스플리터 플레이트의 형상을 가질 수 있다. 카메라(56, 58)는 바람직하게는 시험편(20)의 대향하는 측면을 이미지화하기 위한 이미징 옵틱(imaging optic)을 따라 시야 범위 전부의 빔 강도를 측정하기 위한 검출기 어레이(detector array)를 포함한다.
제1 및 제2 간섭계의 제1 및 제2 공통 광 경로(36, 38)는 빔 스플리터(46, 48)로부터 제1 및 제2 분리된 플레이트(52, 54) 방향과 제1 및 제2 카메라(56, 58) 방향으로 확장된다. 상세히 도시된 도 2에서, 제1 및 제2 분리된 플레이트(52, 54)는 제1 및 제2 측정 빔(32, 34)을 제1 및 제2 테스트 빔(66, 68)과 제1 및 제2 기준 빔(72, 74)으로 나누는 각각의 제1 및 제2 기준면(62, 64)을 포함한다. 제1 및 제2 기준면(62, 64)은 제1 및 제2 공통 광 경로(36, 38)를 따라 제1 및 제2 기준 빔(72, 74)을 뒤로 역 반사하며, 불투명 시험편(20)의 대향하는 제1 및 제2 측 면(16, 18)을 향하여 제1 및 제2 테스트 빔(66, 68)을 전달한다. 분리된 플레이트(52, 54)는 피조 대물렌즈(Fizeau objective), 또는 윈도우 형상을 가질 수 있으며 실질적으로 투과성 광 재료로 만들어질 수 있다. 그러나, 바람직하게는 평면인 기준면(62, 64)은 부분적으로는 반사하고 부분적으로는 투과한다. 부분 반사는 기준 빔(72, 74)의 반사를 요구하며, 부분 투과는 테스트 빔(66, 68)의 두 번 투과를 요구한다. 두 기준면(62, 64)은 바람직하게는 공통의 광축에 수직하게 확장되며 공통의 광축을 따라 불투명 시험편(20)으로 불규칙하게 펴진다. 분리된 플레이트(52, 54)의 외부 표면(61, 65)은 도시된 바와 같이 측정 경로를 따라 전파하는 부가적 반사의 생성을 피하기 위해 무반사이거나 상대적으로 경사져 만들어질 수 있다.
두 기준면(62, 64)은 그 사이에서 두 간섭계(12, 14)가 오버랩하는 공유 측정 캐비티(40)를 정의한다. 공유 측정 캐비티(40) 내부를 제외하고 각각의 측정 빔(32, 34)의 테스트 빔 및 기준 빔은 서로 오버랩되며, 공통 광로 간섭계(12, 14) 내에서의 방해 효과는 완화된다. 공유 측정 캐비티 내에서, 테스트 빔(66, 68)의 일부는 두 개의 간섭계(12, 14)에 의해 이루어지는 관련 측정에 기초하여 서로 오버랩된다. 제1 공통 경로 간섭계(12)의 제1 테스트 빔(66)은 제1 테스트 경로(76)를 따라 기준면(62)을 넘어 전파한다. 제1 테스트 빔(66)의 제1 가로 구역(70)(도 3A 이미지 참조)은 불투명 시험편(20)의 제1 측면(16)으로부터 반사하며, 제1 테스트 빔(66)의 제2 가로 구역(71)은 제2 공통 광로 간섭계(14)의 제2 기준면(64)으로부터 반사한다. 제2 공통 광로 간섭계(14)의 제2 테스트 빔(68)은 제2 테스트 경로(78)를 따라 기준면(64)을 넘어 전파하며, 불투명 시험편(20)의 제2 측면(18)으로부터 반사하는 제1 가로 구역(80)(도 3B 참조)과 제1 공통-광로 간섭계(12)의 제1 기준면(62)으로부터 반사하는 제2 가로 구역(81)을 가진다. 따라서, 제1 및 제2 테스트 빔의 제2 가로 구역(71, 81)은 두 개의 간섭계(12, 14)의 기준면(62, 64) 사이의 공유 측정 캐비티(40)를 가로질러 제1 및 제2 테스트 경로(76) 전체를 따라 오버랩한다. 제1 및 제2 테스트 빔(66, 68)의 제1 가로 구역(70, 80)은 동일한 테스트 빔(66, 68)의 제2 가로 구역(71, 81)을 오버랩하나 서로 오버랩하지는 않는다.
각각의 반사에 의해, 제1 테스트 빔(66)은 제1 테스트 빔(66)의 제1 가로 구역(70) 내에 제1 기준면(62)과 시험편(20)의 제1 측면(16)간 제1 간섭 패턴(82) 및 제1 테스트 빔(66)의 제2 가로 구역(71) 내에 제1 기준면(62)과 제2 기준면(64)간 제2 간섭 패턴(83)을 생성하면서, 제1 기준면(62)에서 제1 기준 빔(72)과 재결합한다. 유사한 각각의 반사에 의해, 제2 테스트 빔(68)은 제2 테스트 빔(68)의 제1 가로 구역(80) 내에 제2 기준면(64)과 시험편(20)의 제2 측면(18)간 제1 간섭 패턴(84) 및 제2 테스트 빔(68)의 제2 가로 구역(81) 내에 제1 기준면(64)과 제2 기준면(62)간 제2 간섭 패턴(85)을 생성하면서, 제2 기준면(64)에서 제2 기준 빔(74)과 재결합한다. 제1 카메라(56)는 제1 공통-광로 간섭계(12)에 의해 생성되는 제1 및 제2 간섭 패턴(82, 83)의 이미지를 동시에 기록하며, 제2 카메라(58)는 제2 공통-광로 간섭계(14)에 의해 생성되는 제1 및 제2 간섭 패턴(84, 85)의 이미지를 동시에 기록한다.
보통, 테스트 빔과 기준 빔간 간섭에 의해 초래되는 강도 변화를 기록하는 간섭 패턴은 거리의 변화에 따라 강도 변화가 해석될 수 있는 한정된 애매한 불명확한 구간을 가진다. 표면 형상이 만들어진다고 가정한다면 표면 높이 변화 측정으로서, 상기 애매한 구간은 표면 높이 변화 측정이 일반적으로 측정 빔 파장의 1/4로 제한된다. 가시 범위에 있어서, 이것은 시험편(20)을 포함하는 공유 측정 캐비티(40)를 경유하여 정확한 거리(밀리미터로 측정됨)를 측정하는데 매우 작은 미크론 이하일 것이다
따라서, 두 개의 공통 광로 간섭계(12, 14)는 바람직하게는 측정의 애매한 구간을 공유 측정 캐비티(40)를 가로지르는 거리 측정을 위한 더 유용한 범위 내로 확장하기 위한 부가적인 정보를 수집하도록 배열된다. 바람직한 접근은 다른 측정 빔 파장범위에서 간섭 데이터를 수집하는 주파수-변환 간섭계로서 적어도 하나 및 바람직하게는 두 개의 간섭계(12, 14)를 배열하는 것과 관련된다. 간섭 빔에 의해 생성되는 간섭 프린지 패턴(interference fringe pattern) 내의 픽셀 밀도는 빔 주파수의 점진적 변화 결과 보강간섭 및 상쇄간섭의 싸이클을 통해 질서정연하게 변하며, 싸이클 변화율은 간섭 빔 사이의 광 경로 길이 차이에 비례한다. 프로세서/제어기(50)는 바람직하게는 복수의 각기 다른 각각의 측정 빔 주파수에서 카메라(56, 58)의 검출기 어레이 상에 이미지화된 간섭 패턴을 기록하도록 프레임 손잡이를 통합하기 위해 카메라(56, 58)와 연결되어 배열된다. 각 픽셀의 밀도 테이터는 생성된 측정 빔 주파수로 설정되어 기준이 되도록(예컨대, 가상의 순서로) 배열된다. 측정 빔 주파수의 함수에 따른 픽셀 밀도 변화율과 관련된 추가적 인 정보는 더 큰 범위의 거리의 간섭 측정을 해결하기 위해 프로세서(50) 내에서 평가된다.
본 발명의 사용에 적합한 주파수-변환 간섭계의 일 예가 공통 광로 주파수 스캐닝 간섭계로 명칭된 미국 특허 출원번호 10/465,181에 개시되어 있으며, 참조로서 여기에 통합된다. 관련된 처리의 다른 설명은 주파수-스캐닝 간섭계용 멀티-스테이지 데이트 처리로 명칭된 미국 특허 번호 6,741,361 및 주파수-변화 간섭계용 상 분석 측정으로 명칭된 미국 출원 번호 10/946.690에 개시되어 있으며, 이는 모두 참조로서 여기에 통합된다.
제1 간섭계(12)는 제1 기준면(62) 및 제2 기준면(64) 상의 대응하는 지점간의 광 경로 길이 차이(R1) 뿐만 아니라 제2 기준면(62) 및 시험편(20)의 제1 측면(16) 상의 대응하는 지점간의 광 경로 길이 차이(P1)를 측정한다. 제2 간섭계(14)는 제1 기준면(62) 및 제2 기준면(64) 상의 대응하는 지점간의 광 경로 길이 차이(R2) 뿐만 아니라 제2 기준면(64) 및 시험편(20)의 제2 측면(18) 상의 대응하는 지점간의 광 경로 길이 차이(P2)를 측정한다.
제1 및 제2 측면(16, 18)의 두 개의 간섭 측정(P1, P2)은 측면(16, 18) 사이의 두께(t) 및 평행 위치를 계산하는 것과 같이 서로 두 개의 측면(16, 18)의 측정과 관련된 제1 및 제2 기준면(62, 64)의 측정(R1) 또는 측정(R2)과 결합될 수 있다. 기준면(62, 64)의 정해진 형상과 함께 제1 및 제2 기준면(62, 64) 상의 대응하는 지점간의 거리 측정은 불투명한 시험편의 제1 및 제2 측면 상의 지점과 대응하는 기준면의 지점과 일치하는 기준면들 사이의 다른 대응하는 지점에서 거리 측정의 계산을 허용한다. 프로세서(50)는 제1 및 제2 기준면 상의 다른 대응하는 지점간의 거리 측정으로부터 얻은 제1 및 제2 기준면간 거리로부터 불투명한 시험편의 제1 및 제2 측면(16, 18) 상의 대응하는 지점간 및 제1 기준면과 제2 기준면(62, 64) 간 각 측정 거리(P1, P2)를 뺌으로써 불투명 시험편의 제1 및 제2 측면(16, 18) 상의 대응하는 지점들 간 시험편 두께 측정을 제공한다.
제1 및 제2 기준면(62, 64)의 제2 측정(R1, R2)은 크게 남지만, 상호 대향하는 측면(16, 18)의 측정간 두 개의 간섭계(12, 14)의 공유 측정 캐비티(40)에서 어떠한 변화를 감시하는 것을 제공한다. 기준면(62, 64) 사이에 시험편(20)이 설치되기 전에 R1, R2의 잉여 측정은 서로에 대해 두 개의 간섭계(12, 14)가 조정되도록 허용한다.
예를 들어, 제1 간섭계(12)는 제2 간섭계(14)의 빛이 제1 간섭계(12)로 들어가는 것을 차단하기 위해 셔틀(44)을 폐쇄함으로써 제2 간섭계(14)를 배제하고 작동될 수 있다. 유사하게, 제2 간섭계(14)는 제1 간섭계(12)의 빛이 제2 간섭계(14)로 들어가는 것을 차단하기 위해 셔틀(42)을 폐쇄함으로써 제1 간섭계(12)를 배제하고 작동될 수 있다. 셔틀에서, 틈(aperture)은 하나 또는 다른 제2 가로방향 구역(83 또는 85)에 빛을 차단하는 시험편(20)과 관련된 크기가 될 수 있다.
제1 및 제2 레이저 광원(22, 24)은 동일 또는 다른 빔 주파수에서 작동할 수 있다. 예를 들어, 광원(22 또는 24) 중 하나의 주파수 범위는 다른 광원(24 또는 22)의 주파수 범위와 다를 수 있다. 두 개의 광원(22, 24)의 주파수 범위는 두 개의 광원(22, 24)에 의한 순간 주파수 출력이 다를 때, 오버랩될 수 있다. 셔틀(42, 44)에서, 다수의 스펙트럼 필터가 두 개의 간섭계(12, 14) 사이의 역 혼합(adverse mixing)을 방지하는데 사용될 수 있다. 이러한 스펙트럼 필터는 바람직하게는 카메라(56, 58)의 일부로서 또는 인접하게 위치될 수 있다.
두 개의 간섭계(12, 14)의 이미징 시스템간 빛의 혼합은 바람직하게는 원하는 이미지 대비를 유지하기 위해 피한다. 그러나, 이러한 혼합에도 불구하고 간섭 패턴(82, 83, 84, 및 85)은 빛의 상승된 배경 레벨의 감소에 의해 여전히 평가될 수 있다. 예컨대, 간섭 측정 시스템(10)은 셔틀(42, 44) 없이 카메라(56, 58) 또는 간섭계(12, 14) 사이에서 교환되는 배경 조명의 상승 레벨을 수용하기 위해, 예를 들어 빼기 위해, 관련된 처리 소프트웨어를 채택함으로써 작동될 수 있다.
제1 및 제2 공통-광로 간섭계(92, 94)가 오버래핑하는 사이에 분리 광의 편광능력을 사용하는 다른 간섭 측정 시스템(90)이 도 4에 도시되어 있다. 동일한 참조 부호가 간섭 측정 시스템(10)과 공통되는 요소에 적용된다.
셔틀을 대신하여, 측정 시스템(90)은 제1 및 제2 편광 빔 스플리터(96, 98)와 결합하는 각각의 보완적인 제1 및 제2 편광 수정요소(102, 104)를 포함한다. 제1 및 제2 편광 수정요소(102, 104)는 바람직하게는 서로에 대하여 보완적으로 배열된 1/4 파장판(one-quarter waveplate)이다(예를 들어, +/- 45°각도에서 복굴절 축을 향한). 제1 및 제2 편광 빔 스플리터(96, 98)는 직교 편광 성분(예를 들어, s-편광)을 전달하고, 다른 직교 편광 성분(예를 들어, p-편광)을 반사(버림)함으로써 제1 및 제2 광원(22, 24)으로부터 비편광을 선형의 편광으로 전환시킨다. 편광되기 전의 빛 또한 편광 빔 스플리터(96, 98)를 통해 초기 투과에 사용될 수 있다.
제1 및 제2 편광 수정요소(102, 104)를 처음 직면하자마자, 각각의 측정 빔(32, 34)은 선형의 편광(예를 들어, s 편광)에서 원형광으로 전환된다. 공유 측정 캐비티(100)로부터 돌아온 원형광은 동일한 제1 및 제2 편광 수정요소(102, 104)와 두 번째 직면하면 직교 편광 성분(예를 들어, p 편광)으로 전환된다. 제1 및 제2 편광 빔 스플리터(96, 98)와 두 번째 직면은 각각의 제1 및 제2 카메라(56, 58) 쪽으로 직교 편광 측정 빔(36, 38)을 반사한다.
공유 측정 캐비티(100)를 통해 제2 간섭계(94) 내로 통과하는 제1 간섭계(92)로부터의 원형의 편광은 카메라(58) 쪽으로 빛을 반사하기보다 편광 빔 스플리터(98)를 통하여 직선 편광(예를 들어, s 편광)을 전달하고 편광 수정요소(102)의 효과를 역전시키는 보완적인 편광 수정요소(104)와 직면한다. 유사하게, 공유 측정 캐비티(100)를 통해 제1 간섭계(92) 내로 통과하는 제2 간섭계(94)로부터의 원형의 편광은 카메라(56) 쪽으로 빛을 반사하기보다 편광 빔 스플리터(96)를 통하여 직선 편광(예를 들어, s 편광)을 전달하고 편광 수정요소(104)의 효과를 역전시키는 보완적인 편광 수정요소(102)와 직면한다.
다른 시험편(110)이 측정 캐비티(100) 내의 지지부(112)에 장착된다. 본 발명에 따라 의도된 다른 시험편의 어떤 지지부를 따르는 시험편(100)의 지지 부(112)는 시험편의 어떤 측면을 지지하거나 도시된 것처럼 주변 지지부를 포함하여 다양한 형상을 할 수 있다. 도 5와 같이, 시험편(110)은 중공 중앙 부분(114)을 가진 환형이다. 이전 실시예와 유사하게, 기준면(62, 64)은 제1 및 제2 측정 빔(32, 34)의 제1 및 제2 기준 빔 부분(72, 74)을 반사하며 제1 및 제2 테스트 빔 부분(66, 68)을 전달한다.
제1 테스트 빔(66)은 시험편(120)의 제1 측면(116)의 환형 형상과 일치하는 환형의 형상을 갖는 제1 가로 구역(120)(도 6A 참조) 및 시험편(110)의 중공 중앙 부분(114)의 원형 형상과 일치하는 제2 가로 구역(121)을 가진다. 제1 테스트 빔(66)의 제1 가로 구역(120)은 시험편(120)의 제1 측면(116)으로부터 반사한다. 제2 가로 구역(121)은 시험편(110)의 중공 중앙 부분(114)을 통해 통과하며, 제2 기준면(64)으로부터 반사한다. 카메라(56)의 검출기 어레이 상에 이미지화된 것은 제1 기준면(62)과 시험편(120)의 제1 측면(116)으로부터 반사간 형성된 제1 간섭 패턴(122)및 제1 기준면(62)과 제2 기준면(64)으로부터 반사간 형성된 제2 간섭 패턴(123)이다.
제2 테스트 빔(68)은 시험편(120)의 제2 측면(118)의 환형 형상과 일치하는 환형 형상을 갖는 제1 가로 구역(130)(도 6B 참조) 및 시험편(110)의 중공 중앙 부분(114)의 원형 형상과 일치하는 제2 가로 구역(131)을 가진다. 제2 테스트 빔(68)의 제1 가로 구역(130)은 시험편(120)의 제2 측면(118)으로부터 반사한다. 제2 가로 구역(131)은 시험편(110)의 중공 중앙 부분(114)을 통해 통과하며, 제1 기준면(62)으로부터 반사한다. 카메라(58)의 검출기 어레이상에 이미지화된 것은 제2 기준면(64)과 시험편(120)의 제2 측면(118)으로부터 반사간 형성된 제1 간섭 패턴(124) 및 제1 기준면(62)과 제2 기준면(64)으로부터 반사간 형성된 제2 간섭 패턴(125)이다.
간섭 측정 시스템(90) 내에서의 편광 처리는 두 개의 카메라(56, 58)가 시험편(110)의 제1 측면 및 제2 측면(116, 118)의 정보를 동시에 모으도록 허용한다. 따라서, 간섭계(92, 94) 모두는 동일한 일시적 관련 변화(예를 들어, 온도)의 지배를 받기 쉽다. 비록 하나 또는 다른 제2 간섭 패턴(123, 125)이 서로에 대해 대향하는인 측면(116, 118)의 측정을 공간적으로 관련시키는 것이 필요하지만, 측정 캐비티(100)의 잉여 측정은 제1 및 제2 간섭계(92, 94)에 다르게 영향을 미칠 수 있는 어떠한 장애를 감시하는 것을 제공한다. 만약 두 개의 간섭계(92, 94)가 주어진 내구력 내에서 측정 캐비티(100)(예를 들어, 기준면(62, 64) 사이의 거리)의 거의 동등한 측정을 제공한다면 두 개의 간섭계(92, 94)에 의한 시험편(120)의 대향하는 측면(116, 118)의 측정은 서로에 대하여 높은 확실성을 가지고 공간에서 관련될 수 있다. 측정 캐비티(100)의 두 측정 평균은 측정에서 에러를 유지하기 위해 두 개의 기준면(62, 64)을 서로에 대해 더 정확하게 관련시키는데 사용될 수 있다. 대신에, 기준면(62, 64)의 두 개의 동시 측정을 더 균등화하는데 필요한 시스템 변경에 기초하여 하나 또는 또 다른 대향하는 측면(16, 118)의 측정에 대한 교정이 이루어질 수 있다.
도 7에 도시된 다른 측정 시스템(140)은 싱글 카메라(146)를 가진 제1 및 제2 공통 광로 간섭계(142, 144)로부터 간섭 데이터를 수집한다. 제1 및 제2 셔 틀(152, 154)은 두 개의 간섭계(142, 144)를 통하여 빛의 전파를 교대로 차단하는 것을 제공한다. 제1 및 제2 셔틀(152, 154)은 공유 측정 캐비티(150)를 통하여 하나의 간섭계(142 또는 144)로부터 다른 간섭계(144 또는 142)로 통과하는 어떤 빛이 카메라(146)로부터 도달되는 것을 차단하기 위해, 두 개의 간섭계(142, 144)의 공유 측정 캐비티(150)와 카메라(146) 사이의 제1 및 제2 공통 광 경로(156, 158)를 따라 배치된다.
비록 셔틀(152, 154)에 의해 차단되지만 양 경로(156, 158)가 싱글 카메라(146)로 인도하기 위해, 빔 스플리터(160)가 간섭계(142, 144)의 제1 및 제2 공통의 광 경로(156, 158)와 결합한다. 비록 빔 스플리터(46, 48)와 함께 빔 스플리터(160)가 강도 분할 스플리터로 의도되었지만, 편광 빔 스플리터는 광원(22, 24)에 의해 분리되는 광의 좀더 효율적인 사용을 제공하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 간섭 측정 시스템(90)의 편광 수정요소(102, 104)와 함께 빔 스플리터(96, 98)가 측정 캐비티(150)로부터 카메라(146) 쪽으로 더 빛을 향하게 하도록 사용될 수 있다. 두 개의 간섭계(142, 144)의 편광 처리가 두 개의 간섭계(142, 144) 사이에 직교 편광을 전파한다면, 빔 스플리터(160)는 두 개의 간섭계(142, 144) 각각으로부터 싱글 카메라(146)로 좀더 효율적인 광의 전달을 위해 편광 빔 스플리터로서 배열될 수 있다.
도 8의 다른 간섭 측정 시스템(170)은 싱글 광원(176) 및 싱글 카메라(178)를 가진 두 개의 오버래핑 공통-광로 간섭계(172, 174)를 작동하기 위해 빔 차단과 편광 처리를 결합한다. 편광 빔 스플리터(180)는 싱글 광원(176)의 출력을 제1 및 제2 직교 편광 측정 빔(182, 184)(예를 들어, s 편광, p 편광)으로 나눈다. 처음 직면하면, 제1 및 제2 편광 수정요소(186, 188)는 직선 편광을 원형 편광으로 전환한다. 제1 및 제2 셔틀은 제1 및 제2 측정 빔(182, 184)을 교대로 차단하는 것을 제공한다.
중공 시험편(110)의 제1 및 제2 측면(116, 118)은 연속적으로 측정된다. 제1 측면(116)을 측정하기 위해, 제1 셔틀(192)은 직선 편광된(예를 들어, s 편광된) 제1 측정 빔(182)이 공유 측정 캐비티(190)에 도달하는 것을 허용하기 위해 개방되며, 셔틀(194)은 제2 측정 빔(184)의 전파를 더 차단하기 위해 폐쇄된다. 시험편(110)의 제1 측면(116) 및 제2 기준면(64)으로부터 반사된 빛은 제1 기준면(62)으로부터 반사된 빛과 결합하며, 제1 셔틀(192) 및 제1 편광 수정요소(186)를 통해 함께 뒤로 전파하고 카메라 쪽으로 반사된 직교 직선 편광(예를 들어, p 편광)으로서 편광 빔 스플리터(180)에 도달한다. 유사하게, 제2 측면(118)을 측정하기 위해, 제2 셔틀(194)은 직선 편광된(예를 들어, p 편광된) 제2 측정 빔(184)이 공유 측정 캐비티(190)에 도달하는 것을 허용하기 위해 개방되며, 셔틀(192)은 제1 측정 빔(182)의 전파를 더 차단하기 위해 폐쇄된다. 시험편(110)의 제2 측면(118) 및 제1 기준면(62)으로부터 반사된 빛은 제2 기준면(64)으로부터 반사된 빛과 결합하며, 제2 셔틀(194) 및 제2 편광 수정요소(188)를 통해 함께 뒤로 전파하고 카메라 쪽으로 반사된 직교 직선 편광(예를 들어, s 편광)으로서 편광 빔 스플리터(180)에 도달한다.
따라서, 셔틀(192)이 개방되고 셔틀(194)이 폐쇄된다면, 카메라(178)는 제1 기준면(62)과 시험편의 제1 측면(116)간 제1 간섭 패턴(120)(도 6A 참조) 및 제1 기준면(62)과 제2 기준면(64)간 제2 간섭 패턴(121)을 동시에 기록한다. 대신에, 셔틀(194)이 개방되고 셔틀(192)이 폐쇄된다면, 카메라(178)는 제2 기준면(64)과 시험편의 제2 측면(118)간 제1 간섭 패턴(130)(도 3B참조) 및 제1 기준면(62)과 제2 기준면(64)간 제2 간섭 패턴(131)을 동시에 기록한다.
제1 및 제2 측정 빔(182, 184)에 의해 이동되는 광 경로 길이는 동일한 이미징 시스템(예를 들어, 카메라(178)와 관련된 광)이 다른 간섭계(172, 174)를 통해 시험편의 대향하는 측면(116, 118)을 이미지화 하는데 사용될 수 있도록 거의 같다. 비록 대향하는 측면(116, 118)의 측정이 시간상 분리되지만, 동일한 광원(176) 및 동일한 카메라(178)의 사용은 간섭계(172, 174)간 시스템 에러를 감소시킨다. 두 기준면(62, 64) 사이의 잉여 측정은 대향하는 측면(116, 118)의 측정시 어떠한 일시적으로 관련된 효과를 측정하는데 사용될 수 있다. 반복 측정 또한 가능하며, 일시적 효과를 보상한다.
시험편(120)의 다른 측면(16, 18)을 측정하는 다른 간섭 측정 시스템(200)이 도 9에 도시되어 있다. 또, 두 개의 공통-광로 간섭계(202, 204)가 공통의 측정 캐비티(120)를 가로질러 끝에서 끝까지 배열된다. 양 간섭계(202, 204)가 싱글 광원(176)을 공유하지만, 시험편(120)의 대향하는 측면(16, 18)을 동시에 측정하기 위한 제1 및 제2 카메라(206, 208)를 포함한다. 간섭 측정 시스템(10, 90, 또는 140) 중 어떠한 것도 오버래핑 간섭계를 통해 분리하여 전파하도록 두 측정 빔 내에서 강도 또는 편광에 의해 분리되는 출력을 가진 싱글 광원에 의해 또한 배열될 수 있다.
측정 시스템(200)에서, 편광 스플리터(180)는 싱글 광원(176)의 출력을 제1 및 제2 직교 편광 측정 빔(212, 214)(예를 들어 s 편광, p 편광)으로 나눈다. 처음 직면하자마자, 제1 및 제2 편광 수정요소(186, 188)는 직선 편광을 원형 편광으로 전환한다. 양 측정 빔(212, 214)은 공유 측정 캐비티(210) 쪽으로 각각의 간섭계(202, 204)의 제1 및 제2 공통 경로(216, 218)를 따라 동시에 전파한다.
제1 측정 빔(212)은 기준 빔으로서 제1 기준면(62)과 테스트 빔의 다른 가로부분으로서의 시험편의 제1 측면(16) 및 제2 기준면(64)으로부터 반사한다. 제1 측정 빔의 반사 부분은 편광 수정요소(186)를 통하여 동일한 공통 경로(216)를 따라 수초 만에 편광 빔 스플리터(180)로 돌아온다. 편광 수정요소(186)에 두 번째 직면은 돌아오는 제1 측정 빔(212)을 원형 편광에서 직교 직선 편광(예를 들어, p 편광)으로 전환하며, 제2 편광 빔 스플리터(220) 및 카메라(206, 208)를 향하여 편광 빔 스플리터(180)로부터 반사한다. 제1 측정 빔의 원치 않는 부분은 공유 측정 캐비티(210)를 통하여 전달할 수 있고, 제2 공통 경로(218)를 따라 빔 스플리터(180)를 향하여 전파하면서 제2 간섭계(204)로 들어간다. 편광 수정요소(188)에 직면하는 것은 제1 측정 빔의 원치않는 부분을 직교 직선 편광(예를 들어, p 편광)으로 전환함으로써 수정 요소(186)에 직면하는 것과 비슷한 결과를 생성한다. 제1 측정 빔의 원치 않는 부분은 다른 방향으로부터 빔 스플리터(180)로 접근하며, 빔 스플리터(180)로부터의 연속 반사는 카메라(206, 208)로부터 원치않는 부분으로 향한다.
제1 측정 빔(212)의 반사와 동시에, 제2 측정 빔(214)은 기준 빔으로서의 제2 기준면(64)과 테스트 빔의 다른 가로부분으로서의 시험편의 제2 측면(18) 및 제1 기준면(62)으로부터 반사한다. 제2 측점 빔(214)의 반사된 부분은 편광 수정요소(188)를 통하여 편광 빔 스플리터(180)로 수초 만에 동일한 공통 경로(218)를 따라서 돌아온다. 편광 수정요소(188)에 두 번째 직면은 돌아오는 제2 측정 빔(214)을 원형 편광으로부터 직교 직선 편광(예를 들어, s 편광)으로 전환하며, 제2 편광 빔스플리터(220) 및 카메라(206, 208)를 통하여 전달한다. 제2 측정 빔의 원치않는 부분은 공통의 측정 캐비티(210)를 통하여 전달할 수 있으며, 빔 스플리터(180)를 통하여 제1 공통 경로(216)를 따라 전파하면서 제1 간섭계(192)로 들어간다. 편광 수정요소(186)에 직면은 제2 측정 빔의 원치않는 부분을 직교 직선 편광(예를 들어, s 편광)으로 전환한다. 제2 측정 빔의 원치않는 부분은 다른 방향으로부터 빔 스플리터(180)로 접근하며 카메라(206, 208)로부터 다른 방향에서 빔 스플리터(180)를 통하여 전달한다.
편광 빔 스플리터(220)는 제1 측정 빔(212)의 돌아오는 직선 편광(예를 들어, p 편광)을 제1 카메라(206)로 반사하며, 제2 측정 빔(214)의 돌아오는 직선 편광 부분(예를 들어, s 편광)을 제2 카메라(208)로 전달한다. 따라서, 편광 처리가 간섭계(202, 204) 사이의 역 혼합으로부터 원치않는 빛을 막기 위해 사용되는 동안, 두 개의 카메라(206, 208)는 두 개의 오버래핑 간섭계(202, 204)로부터 분리 생성되는 도 3A 및 도 3B의 간섭 패턴과 유사한 간섭 패턴을 기록한다.
도 10은 복잡한 상호 대향하는 측면들을 가지는 불투명 시험편(240)을 포함 하는 공유 측정 캐비티(230)를 도시한다. 예를 들어, 시험편(240)의 일 측은 제1 측면(241, 243)을 포함하며, 시험편(240)의 대향하는 측면(240)은 제2 측면(245, 247, 249)을 포함한다. 제1 측면(241, 243) 및 제2 측면(245, 249)은 서로에 대해 실질적으로 평행하게 확장하나 공유 측정 캐비티(230)의 광 축(232)을 따라 다양하게 오프셋된다. 공유 측정 캐비티(230)는 전에 기술된 간섭 측정 시스템(10, 90, 140, 170, 200) 중의 어느 하나와 통합될 수 있다.
제1 및 제2 측정 빔(242, 244)은 제1 및 제2 기준면(62, 64)에 의해 반사된 빔(246, 248) 및 전달된 테스트 빔(252, 254)으로 나뉜다. 테스트 빔(252)은 두 개의 제1 측면(241, 243)으로부터 반사하는 제1 가로 구역(250; 도 11A 참조) 및 제2 기준면(64)으로부터 반사하는 둘러싸인 제2 가로 구역(251)을 가진다. 테스트 빔(254)은 세 개의 제2 측면(245, 247, 249)으로부터 반사하는 제1 가로 구역(260; 도 11B 참조) 및 제1 기준면(62)으로부터 반사하는 둘러싸인 제2 가로 구역(261)을 가진다.
이러한 반사 후에, 제1 테스트 빔(252)은 제1 기준 빔(246)과 재결합하며, 제1 측면(241)과 제1 기준면(62)간 첫 번째 제1 간섭 패턴(256), 제1 측면(243) 과 제1 기준면(62)간 두 번째 제1 간섭 패턴(258), 그리고 제1 기준면(62)과 제2 기준면(64) 사이의 제2 간섭 패턴(259)을 생성한다. 제2 테스트 빔(254)은 제2 기준 빔(248)과 재결합하며, 제2 측면(245)과 제2 기준면(64)간 첫 번째 제1 간섭 패턴(264), 제2 측면(247)과 제2 기준면(64)간 두 번째 제1 간섭 패턴(266), 제2 측면(249)과 제2 기준면(64)간 세 번째 제1 간섭 패턴(268), 및 제1 기준면(62)과 제2 기준면(64)간 제2 간섭 패턴(269)을 생성한다.
주파수-변환 간섭계에 따라 변하는 측정 빔 주파수 및 처리율을 변화시킴으로써, 간섭 패턴(256, 258)은 제1 기준면(62)으로부터 제1 측면(241, 243) 사이의 거리 측정(P1a, P1b)으로 전환될 수 있고, 간섭 패턴(264, 266, 268)은 제2 측면(245, 247, 249)과 제2 기준면(64) 사이의 변위 및 거리 측정(P2a, P2b)으로 전환될 수 있으며, 간섭 패턴(259, 269)은 제1 기준면(62)과 제2 기준면(62, 64)간 잉여 거리 측정(R1, R2)으로 전환될 수 있다. 이 측정에 근거하여, 거리(t1, t2)와 같은 상호 대향하는 측면들(241, 243, 245, 247)간의 거리를 결정하는데 또 다른 처리가 사용될 수 있다. 사실상, 상호 대향하는 측면면(241, 243 및 245, 247 및 249)은 시험편(240)의 3차원 모델을 만들기 위해 기준면(62)이든 기준면(64)이든 둘 중 어느 하나와 같은 공통의 데이터와 관련될 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 다른 간섭 측정 시스템(270)의 싱글 레이저 광원(272)(이미 기술된 것과 유사할 수 있는)은 광섬유(276, 278)를 통하여 두 개의 간섭계(12, 14)에 빛을 공급하기 위해 빔 스플리터(174)와 함께 배열될 수 있다. 바람직하게는, 광섬유(276, 278)는 양 간섭계(276, 278)에 싱글 포인트 광원을 제공하는 싱글-모드 섬유이다. 광섬유(276, 278)는 프로세서(50)의 공통 구역 내로 같이 레이저 광원(272)이 향하여 위치하기 위한 좀더 양호한 유연성을 갖게한다.
비록 다수의 특정 실시예와 관련하여 기술했지만, 그 분야의 기술을 가진자라면 본 발명의 전반적인 기술과 일치하는 다양한 변화가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 도시된 공유 측정 캐비티의 기준면은 수평 방향에서 시험편을 두발로 지지하고 있지만 기준면은 또한 수직면 또는 본 출원의 특정 출원에 적합한 다른 방향에서 시험편을 지지하도록 향할 수 있다.
본 발명은 제1 및 제2 간섭계, 및 프로세서로 구성된 간섭 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 불투명한 시험편의 개별적으로 및 서로에 대한 각 측면을 측정하고 관련시킴으로써 비교 측정을 할 수 있으며, 오버래핑 간섭계는 기준면의 측정을 통한 자기 교정에 의해 위치 및 결합 에러 및 측정의 애매함을 줄일 수 있다.

Claims (43)

  1. 개별적으로 및 서로에 대하여 불투명한 부분의 상호 대향하는 측면들을 측정하기 위한 간섭 시스템에 있어서,
    제1 기준면을 가지는 제1 간섭계;
    제2 기준면을 가지는 제2 간섭계;
    적어도 제1 간섭계의 시야 범위 내에 위치한 제1 및 제2 기준면;
    상기 제1 기준면과 불투명한 부분의 제1 측면 상의 대응하는 지점간 거리를 측정하기 위해 배치된 제1 간섭계;
    상기 제2 기준면과 불투명한 부분의 제2 측면 상의 대응하는 지점간 거리를 측정하기 위해 배치된 제2 간섭계;
    상기 제1 기준면과 상기 제2 기준면 상의 대응 하는 지점간 거리를 측정하기 위해 또한 배치된 제1 간섭계; 및
    상기 기준면들간의 측정 거리에 기초하여 불투명한 부분의 제1 및 제2 측면의 상대적 측정을 상호 관련시키는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 기준면과 제2 기준면 사이에 상기 불투명한 부분을 배치하기 위한 마운트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기준면은 부분적으로는 투과시키고 부분적으로는 반사하는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 간섭계는 상기 제1 기준면으로부터의 반사를 포함하는 제1 기준 경로와 상기 제1 기준면을 통해 불투명한 부분의 상기 제1 측면으로부터 및 제1 측면으로 투과를 포함하는 제1 테스트 경로를 가지며,
    상기 제2 간섭계는 상기 제2 기준면으로부터의 반사를 포함하는 제2 기준 경로와 상기 제2 기준면을 통해 불투명한 부분의 상기 제2 측면으로부터 및 제2 측면으로 투과를 포함하는 제2 테스트 경로를 가지는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 간섭계는 상기 제1 기준면을 통해 상기 제2 기준면으로부터 및 제2 기준면으로 투과를 포함하는 테스트 경로를 가지는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 간섭계는 파장에 기초한 측정의 애매함을 해결하기 위해 일련의 각 기 다른 측정 빔 주파수에서 작동하는 주파수-변환 간섭계인 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 주파수-변환 간섭계는 상기 제1 기준면과 제2 기준면간 거리를 애매하지 않게 결정하는데 충분한 큰 측정범위를 제공하는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 간섭계는 상기 불투명한 부분의 제1 측면과 상기 제1 기준면간 및 상기 불투명한 부분의 제2 측면과 상기 제2 기준면간 거리를 애매하지 않게 측정하기 위한 주파수-변환 간섭계인 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 불투명한 부분의 제1 및 제2 측면 상의 지점에 대응하는 상기 제1 및 제2 기준면 상의 지점은 상기 제1 기준면과 제2 기준면간 거리를 측정하기 위해 서로 대응하는 상기 기준면과 제2 기준면 상의 지점과 다른 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기준면은 정해진 형상을 가지며, 상기 정해진 형상과 함께 상기 제1 및 제2 기준면 상의 대응하는 지점들간 거리 측정은 상기 불투명한 부분의 제1 및 제2 측면 상의 지점과 대응하는 상기 기준면 상의 지점과 일치하는 상기 기준면들간 다른 대응하는 지점에서 거리 측정의 계산을 고려하는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제1 및 제2 기준면 상의 다른 대응하는 지점간 거리 측정으로부터 도출되는 상기 제1 및 제2 기준면 상의 일치하는 지점간 거리에서 상기 불투명한 부분의 제1 및 제2 측면과 상기 제1 및 제2 기준면 상의 대응하는 지점간 각각의 거리 측정을 뺌으로서 상기 불투명한 부분의 제1 및 제2 측면 상의 대응하는 지점간 부분 두께 측정을 제공하는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  12. 제1 및 제2 측면을 가지는 시험편을 측정하는 간섭 시스템에 있어서,
    상기 시험편의 제1 측면과 제1 기준면간 광 경로 길이 차이를 측정하기 위해 제1 측정 빔을 전달하는 제1 광 경로 및 제1 기준면을 가지는 제1 간섭계;
    상기 시험편의 제2 측면과 제2 기준면간 광 경로 길이 차이를 측정하기 위해 제2 측정 빔을 전달하는 제2 광 경로 및 제2 기준면을 가지는 제2 간섭계;
    상기 제1 기준면과 제2 기준면간 광 경로 길이 차이를 측정하기 위해 시험편의 제1 측면을 넘어 제2 간섭계의 제2 기준면으로 확장하는 제1 간섭계의 제1 광 경로; 및
    상기 시험편의 제1 측면과 제2 측면 및 제1 기준면과 제2 기준면간 광 경로 길이 차이 각각의 측정과 시험편의 제1 및 제2 측면간 거리를 측정하기 위해 제1 기준면과 제2 기준면간 광 경로 길이 차이의 측정을 결합하는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 광 경로는 상기 시험편의 제2 측면과 상기 제2 기준면간 길이에서 제2 광 경로와 오버랩하는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 기준면은 상기 제1 측정 빔을 상기 제1 기준면으로부터 반사하는 제1 기준 빔과 상기 제1 기준면을 통해 전달하는 제1 테스트 빔으로 나누는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 테스트 빔은 상기 시험편의 제1 측면으로부터 반사하는 제1 가로 구역과 상기 제2 기준면으로부터 반사하는 제2 가로 구역을 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 테스트 빔의 상기 제1 및 제2 가로 구역은 수직 입사 근처에서 상기 시험편의 제1 측면과 상기 제2 기준면 모두와 직면하는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로세서는 (a) 상기 시험편의 제1 측면과 상기 제1 기준면간 평행 위치의 제1 측정, (b) 상기 시험편의 제2 측면과 제2 기준면간 평행 위치의 제2 측정, 및 (c) 상기 두 기준면들간 평행 위치의 제3 측정을 도출하는 것을 제공하고, 상기 시험편의 제1 및 제2 측면의 평행 위치의 제4 측정을 계산하기 위해 평행 위치의 상기 3개의 측정을 결합하는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 시스템은 시험편의 마운트를 더 포함하며, 상기 제1 및 제2 기준면은 상기 제1 광 경로를 따라 상기 마운트를 지지하는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기준면은 실질적으로 서로 평행하게 확장되는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 제2 간섭계의 상기 제2 광 경로는 상기 제1 기준면과 제2 기준면간 광 경로 거리 차이를 측정하기 위해 상기 시험편의 제2 측면을 넘어 상기 제1 간섭계의 상기 제1 기준면으로 확장하는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제2 광 경로는 상기 시험편의 제1 측면과 제2 기준면간 거리에서 제1 광 경로와 오버랩하는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제1 간섭계에 의해 상기 제1 기준면과 제2 기준면간 광 경로 길이 차이의 측정 및 상기 제1 간섭계와 제2 간섭계간 차이를 측정하기 위해 상기 제2 간섭계에 의해 상기 제1 기준면과 제2 기준면간 광 경로 길이 차이의 측정의 비교를 제공하는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  23. 개별적으로 및 서로에 대하여 시험편의 상호 대향하는 측면들을 측정하기 위한 간섭 시스템에 있어서,
    상기 시험편의 대향하는 측면을 측정하기 위해 배열된 제1 및 제2 간섭계;
    제1 및 제2 측정 빔을 생성하기 위한 적어도 하나의 광원과 제1 및 제2 측정 빔에 의해 상기 시험편의 대향하는 측면을 이미지화하기 위한 이미징 서브시스템을 가지는 간섭계;
    상기 제1 기준면과 상기 시험편의 제1 대향하는 측면간 및 제1 기준면과 상기 제2 간섭계의 상기 제2 기준면간 광 경로 차이를 측정하기 위해 제1 측정 빔을 제1 기준 빔 및 제2 테스트 빔으로 나누는 제1 기준면을 가지는 제1 간섭계;
    상기 제2 기준면 및 상기 시험편의 제2 대향하는 측면간 광 경로 차이를 측정하기 위해 제2 측정 빔을 제2 기준 빔 및 제2 테스트 빔으로 나누는 제2 기준면을 가지는 제2 간섭계;
    상기 제2 간섭계의 상기 제2 기준면으로부터 반사하는 제2 가로 구역 및 상기 시험편의 제1 측으로부터 반사하는 제1 가로 구역을 가지는 제1 테스트 빔;
    상기 시험편의 제2 측으로부터 반사하는 가로 구역을 가지는 제2 테스트 빔; 및
    (a) 상기 제1 측정 빔에 의해 상기 시험편의 제1 측면과 제2 기준면간,
    (b) 상기 제2 측정 빔에 의해 상기 시험편의 제2 측면과 제2 기준면간, 및
    (c) 상기 제1 및 제2 기준면에 대해 상기 시험편의 제1 및 제2 측면에 위치하기 위한 제1 측정 빔에 의해 상기 제1 기준면과 상기 제2 기준면간에 형성되는 간섭 패턴을 이미지화하기 위해 배열된 이미징 서브시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 이미징 서브시스템은
    상기 제1 기준면과 상기 시험편의 제1 측면간 및 상기 제1 기준면과 제2 기준면간에 형성된 간섭 패턴의 이미지를 동시에 기록하는 제1 카메라; 및
    상기 제2 기준면과 상기 시험편의 제2 측면간에 형성된 간섭 패턴의 이미지를 기록하는 제2 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 제1 기준면, 상기 시험편의 제1 측면, 및 상기 제2 기준면을 향하여 상기 제1 측정 빔을 향하게 하고, 상기 제1 기준면, 상기 시험편의 제1 측면, 및 상기 제2 기준면으로부터 상기 제1 카메라까지 상기 제1 측정 빔을 다시 향하게 하는 제1 빔 스플리터; 및
    상기 제2 기준면과 상기 시험편의 제2 측면 쪽으로 상기 제2 측정 빔을 보내고 상기 제2 기준면과 상기 시험편의 제2 측면으로부터 상기 제2 카메라로 상기 제2 측정 빔을 다시 보내는 제2 빔 스플리터를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 빔 스플리터는 편광 빔 스플리터이고,
    상기 반사된 제1 측정 빔에서 상기 제1 카메라로 다시 향하기 위해 상기 제1 빔 스플리터와 상기 제1 기준면 사이에 위치하는 제1 편광 수정요소; 및
    상기 반사된 제2 측정 빔에서 상기 제2 카메라로 다시 향하기 위해 상기 제2 빔 스플리터와 상기 제2 기준면 사이에 위치하는 제2 편광 수정요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 편광 수정요소는 상기 제2 카메라로부터 상기 제1 측정 빔을 분리하고, 상기 제1 카메라로부터 상기 제2 측정 빔을 분리하기 위해 대향하는-방향 편광 회전을 제공하는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  28. 제 23 항에 있어서,
    상기 광원을 제1 및 제2 측정 빔으로 나누고 상기 반사된 제1 및 제2 측정 빔을 이미징 서브시스템으로 다시 향하게 하는 빔 스플리터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 빔 스플리터는 편광 빔 스플리터이고,
    상기 반사된 상기 제1 측정 빔에서 상기 이미징 서브시스템으로 다시 향하게 하기 위해 상기 빔 스플리터와 상기 제1 기준면간에 위치하는 제1 편광 수정요소; 및
    상기 반사된 상기 제2 측정 빔에서 상기 이미징 서브시스템으로 다시 향하게 하기 위해 상기 빔 스플리터와 상기 제2 기준면간에 위치하는 제2 편광 수정요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 편광 수정요소는 상기 제1 및 제2 측정 빔의 반사된 부분에서 상기 이미징 서브시스템으로 다시 향하게 하고, 도달하는 상기 이미징 서브시스템으로부터 상기 양 기준면을 통하여 전달하는 상기 제1 및 제2 측정 빔의 전달된 부분을 막기 위해 누적 편광 회전을 제공하는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 빔 스플리터는 제1 빔 스플리터이고,
    상기 제1 기준면과 상기 시험편의 제1 측면간 및 상기 제1 기준면과 상기 제2 기준면간에 형성된 간섭 패턴의 이미지를 동시에 기록하는 제1 카메라;
    상기 제2 기준면과 상기 시험편의 제2 측면간 형성된 간섭 패턴의 이미지를 기록하는 제2 카메라; 및
    상기 반사된 제1 측정 빔에서 상기 제1 카메라로 향하고 상기 반사된 제2 측정 빔에서 제2 카메라로 향하는 제2 빔 스플리터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  32. 제 23 항에 있어서,
    상기 제2 테스트 빔의 가로 구역은 제1 가로 구역이며, 상기 제2 테스트 빔은 또한 상기 제2 기준면으로부터 반사하는 제2 가로 구역을 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 이미징 서브시스템은 상기 제2 측정 빔에 의해 상기 제1 기준면과 상기 제2 기준면간에 형성된 간섭 패턴을 이미지화하기 위해 배열된 것을 특징으로 하는 간섭 시스템.
  34. 시험편의 상호 대향하는 측면들을 측정하고 서로에 대한 시험편의 상호 대향하는 측면의 위치를 정하는 방법에 있어서,
    제1 간섭계의 제1 측면과 제2 간섭계의 제2 측면간에 시험편을 설치하는 단계;
    상기 제1 간섭계를 통하여 제1 측정 빔을 전파하는 단계;
    상기 제2 간섭계를 통하여 제2 측정 빔을 전파하는 단계;
    제1 기준면으로부터 제1 측정 빔의 제1 기준 빔 부분을 반사하는 단계;
    제1 기준면을 통하여 제1 측정 빔의 제1 테스트 빔 부분을 전달하는 단계;
    상기 시험편의 제1 측면으로부터 제1 테스트 빔의 제1 가로 구역을 반사하는 단계;
    제2 기준면으로부터 제1 테스트 빔의 제2 가로 구역을 반사하는 단계;
    제1 기준면과 시험편의 제1 측면 사이 및 제1 기준면과 제2 기준면간 제1 측정 빔에 의해 형성된 간섭패턴을 동시에 이미지화하는 단계;
    상기 제2 기준면으로부터 제2 측정 빔의 제2 반사 빔 부분을 반사하는 단계;
    상기 제2 기준면을 통하여 제2 측정 빔의 제2 테스트 빔 부분을 전달하는 단계;
    상기 시험편의 제2 기준면으로부터 제2 테스트 빔의 가로 구역을 반사하는 단계;
    상기 제2 기준면과 시험편의 제2 측면간 제2 측정 빔에 의해 형성된 간섭 패턴을 이미지화하는 단계; 및
    상기 시험편의 제1 및 제2 측면을 측정하고 서로에 대해 시험편의 제1 및 제2 측면의 장소를 정하기 위한 제2 측정 빔에 의해 형성된 간섭 패턴 및 제1 측정 빔에 의해 형성된 제2 간섭패턴을 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 제2 테스트 빔의 가로 구역을 반사하는 단계는 상기 시험편의 제2 측면으로부터 상기 제2 테스트 빔의 제1 가로 구역을 반사하는 것을 포함하며, 상기 제1 기준면으로부터 상기 제2 테스트 빔의 제2 가로 구역을 반사하는 부가적인 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 이미지화하는 단계는 상기 제1 기준면과 제2 기준면간 상기 제2 측정 빔에 의해 형성된 간섭 패턴과 함께 상기 제2 기준면과 상기 시험편의 제2 측면간 상기 제2 측정 빔에 의해 형성된 간섭 패턴을 동시에 이미지화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 처리 단계는 또한 상기 제1 및 제2 기준면에 대해 상기 시험편의 제1 및 제2 측면을 분리하여 위치를 정하기 위해 상기 제1 기준면과 제2 기준면간 상기 제2 측정 빔에 의해 형성된 간섭 패턴을 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 제1 측정 빔에 의해 형성된 간섭 패턴을 동시에 이미지화하는 단계 및 상기 제2 측정 빔에 의해 형성된 간섭 패턴을 동시에 이미지화하는 단계는 연속으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제 34 항에 있어서,
    상기 방법은 복수의 각기 다른 파장을 통해 상기 제1 측정 빔의 파장을 변환하는 부가적인 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 제1 측정 빔에 의해 형성된 간섭 패턴을 동시에 이미지화하는 단계는 복수의 각기 다른 파장에서 상기 제1 측정 빔에 의해 형성된 간섭 패턴을 동시에 이미지화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 처리 단계는 상기 제1 기준면과 상기 시험편의 제1 측면간 및 상기 제1 기준면과 제2 기준면간 애매한 거리를 측정하기 위한 복수의 각기 다른 파장에서 상기 제1 측정 빔에 의해 형성된 간섭 패턴을 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 방법은 복수의 각기 다른 파장을 통해 상기 제2 측정 빔의 파장을 변환하는 부가적인 단계를 포함하고, 상기 제2 측정 빔에 의해 형성된 간섭 패턴을 이미지화하는 단계 복수의 각기 다른 파장에서 상기 제2 측정 빔에 의해 형성된 간섭 패턴을 이미지화하는 단계를 포함하도록 확장되는 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 처리 단계는 상기 제2 기준면과 상기 시험편의 제2 측면간 애매한 거리 를 측정하기 위한 복수의 각기 다른 파장에서 상기 제2 측정 빔에 의해 형성되는 간섭패턴을 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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