KR20160115682A - 대상에 대하여 공간적으로 가변하는 오토 포커싱을 가능하게 하는 방법 및 이를 이용하는 촬상 시스템 - Google Patents
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Abstract
대상에 대하여 공간적으로 가변하는 오토 포커싱을 가능하게 하는 방법 및 이를 이용하는 촬상 시스템이 제공된다. 따른 촬상 시스템을 이용한 하나 이상의 대상에 대하여 공간적으로 가변하는 오토 포커싱 방법은, 촬상 시스템에서 하나 이상의 렌즈에 의하여 관심 영역(region of interest) 내의 하나 이상의 대상을 포커싱하고, 하나 이상의 공간 광변조 소자(Spatial Light Modulator, SLM)을 이용하여, 상기 관심 영역 내의 상기 하나 이상의 대상에 대한 공간적으로 가변하는 오토 포커싱을 가능하게 하되, 상기 관심 영역 내에서 적어도 하나 이상의 상기 대상은 초점 외(out of focus)이고, 카메라 센서에 의하여 상기 관심 영역 내의 상기 포커싱(focused) 및 오토 포커싱된(auto focused) 대상을 촬영하는 것을 포함한다.
Description
본 발명은 촬상 분야에 관한 것이며, 더욱 구체적으로 하나 이상의 대상에 대한 공간적으로 가변하는 오토 포커싱을 가능하게 하는 방법 및 이를 이용하는 촬상 시스템에 관한 것이다.
고정 렌즈 카메라 시스템의 일반적인 단점은 이미지 흐려짐(blurring)과 수차(aberration)이다. 가변 초점의 카메라에서도, 초점 조절의 마지막 단계는 통상적으로 렌즈 또는 카메라 센서의 기계적인 움직임을 수반한다. 이는 빠르게 변화하는 장면을 묘사하는 것에 있어 지연 및 대기를 초래한다. 또한, 전체 장면에 있어 단일 초점 세팅이 적용되면, 카메라로부터 다른 거리에 있는 대상들의 디포커싱(defocusing)을 초래한다. 이러한 시스템이 위한 웨이퍼 검사용 고속 스캐닝 및 고배율 라인 스캔 카메라에 사용된다면, 결함 식별 및 이로 인한 웨이퍼의 품질 및 수율에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있는 나쁜 이미지 품질로 나타날 수 있다.
이미지 흐려짐과 수차를 방지하기 위한 몇몇 가능한 해결책은 광 필드(light-field) 카메라 또는 플렌옵틱(plenoptic) 카메라의 사용을 포함한다. 이러한 카메라들은 단일 촬영에서 광 필드 정보를 기록하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 촬상 시스템을 이용한 하나 이상의 대상에 대하여 공간적으로 가변하는 오토 포커싱을 가능하게 하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 하나 이상의 대상에 대하여 공간적으로 가변하는 오토 포커싱을 가능하게 하는 촬상 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 시스템을 이용한 하나 이상의 대상에 대하여 공간적으로 가변하는 오토 포커싱 방법은, 촬상 시스템에서 하나 이상의 렌즈에 의하여 관심 영역(region of interest) 내의 하나 이상의 대상을 포커싱하고, 하나 이상의 공간 광변조 소자(Spatial Light Modulator, SLM)을 이용하여, 상기 관심 영역 내의 상기 하나 이상의 대상에 대한 공간적으로 가변하는 오토 포커싱을 가능하게 하되, 상기 관심 영역 내에서 적어도 하나 이상의 상기 대상은 초점 외(out of focus)이고, 카메라 센서에 의하여 상기 관심 영역 내의 상기 포커싱(focused) 및 오토 포커싱된(auto focused) 대상을 촬영하는 것을 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 하나 이상의 SLM는 하나 이상의 세그먼트를 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 적어도 하나의 SLM 및 상기 SLM에 포함되는 상기 각각의 세그먼트에 제어 신호를 인가하고, 상기 인가된 제어 신호를 이용하여, 상기 SLM에 포함되는 상기 각각의 세그먼트들의 굴절률 및 상기 SLM에 포함되는 상기 각각의 세그먼트 상으로 입사되는 광의 위상(phase)을 조절하는 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제어 신호는 인가 전압, 전류 및 광학 펄스(optical pulse) 중 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제어 신호는 상기 SLM에 걸친 위상 변화에 있어 2차 변화(quadratic variation)을 제공하되, 상기 위상 변화는 상기 SLM의 초점 거리 변화에 대응할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 SLM을 이용하여 상기 관심 영역 내의 상기 하나 이상의 대상의 오토 포커싱을 가능하게 하는 것은, 조사 대상인 웨이퍼 다이의 Z맵을 획득하고, 상기 카메라 센서 상에서 상기 조사 대상인 웨이퍼 다이의 오토 포커싱을 가능하게 하는 상기 다이의 Z맵에 기초하여 이에 대응하는 제어 신호를 확인하여 상기 SLM의 초점 거리를 조정하고, 상기 다이의 Z맵 및 상기 초점 거리의 조정값을 이용하여, 상기 SLM의 각각의 세그먼트에 대하여 각각 다른 초점 거리를 제공하도록 상기 제어 신호를 동적으로 가변(dynamically varying)시키는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 조상 대상인 웨이퍼 다이의 Z맵을 획득하는 것은, 상기 조사 대상인 웨이퍼 다이의 단면도를 분석하여 상기 다이의 Z높이를 획득하고, 미리 정해진 허용 착란원(acceptable circle of confusion)에 기초하여 상기 다이의 Z높이를 양자화하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 다이의 Z맵에 기초하여 이에 대응하는 제어 신호를 확인하여 상기 SLM의 초점 거리를 조정하는 것은, SLM의 초점 거리를 조정하도록 카메라 시스템으로부터 미리 정해진 거리에 상기 Z높이를 갖는 상기 다이를 위치시키고, 상기 촬상 시스템의 상기 SLM의 각각의 세그먼트에 대한 상기 제어 신호를 최적화하여, 상기 카메라 센서로 미리 정해진 명확성을 갖는 이미지를 촬영하도록 상기 SLM의 상기 각각의 세그먼트의 위상 변화를 발생시키고, 상기 최적화된 제어 신호 및 이에 대응하는 상기 다이의 Z맵의 상기 SLM의 각각의 세그먼트의 위상 변화를, 상기 촬상 시스템의 메모리에 저장하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 수차 제거를 위하여 하나 이상의 SLM을 이용하여 상기 관심 영역 내의 상기 하나 이상의 대상에 대한 오토 포커싱을 가능하게 하는 것은, 상기 렌즈와 상기 카메라 센서 사이에 제1 SLM과 제2 SLM을 위치시키고, 상기 SLM들에 제어 신호를 제공함으로써 상기 제2 SLM의 초점 거리를 변화시키켜 오토 포커싱을 가능하게 하고, 상기 카메라 센서로부터 수신한 피드백에 기초하여 상기 제1 SLM의 위상 프로파일을 최적화시켜 증가 차수(increasing order)의 저니크 다항식(Zernike polynomial)으로 이미지를 부호화(encoding)하고, 상기 촬상 시스템의 메모리에 상기 제1 SLM의 최적화된 위상 프로파일을 저장하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 실시간으로 수차 보정된 이미지를 얻는 것은, 사용자에 의하여 관심 영역이 선택되었는지 여부를 결정하고, 상기 사용자에 의하여 상기 관심 영역이 선택되었다면, 상기 관심 영역에 대응하는 제1 SLM에 수차 보정을 적용하고, 상기 사용자에 의하여 상기 선택 영역이 선택되지 않았다면, 상기 촬상 시스템의 시계를 하나 이상의 미리 정해진 관심 영역으로 나누고, 상기 각각의 관심 영역에 대응하는 제1 SLM에 수차 보정을 적용하고, 상기 각각의 관심 영역의 이미지를 촬영하고, 상기 각각의 관심 영역의 촬영된 이미지를 조합하여 합성 이미지를 형성하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 포비에이션 스팟(foveation spot)에 대하여, 하나 이상의 SLM을 이용하여 상기 관심 영역 내의 상기 하나 이상의 대상에 대한 오토 포커싱을 가능하게 하는 것은, 포커싱된 대상을 확인하는 것에 있어 시선 정보(gaze information)에서의 이동(shift) 또는 포인팅 장치 정보의 변화 중 적어도 하나를 상기 촬상 시스템에 전달함으로써 하나 이상의 포비에이션 스팟을 선택하고, 상기 선택된 포비에이션 스팟을 오토 포커싱하도록 상기 SLM의 하나 이상의 상기 세그먼트에 대하여 제어 신호를 인가하는 것을 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 시스템은, 관심 영역 내에서 하나 이상의 대상을 포커싱하는 하나 이상의 렌즈, 상기 관심 영역 내 하나 이상의 대상들의 오토 포커싱을 가능하게 하는 하나 이상의 SLM으로, 상기 하나 이상의 대상은 상기 하나 이상의 렌즈에 의하여 초점 외인 SLM 및 상기 관심 영역 내 상기 포커싱된 대상과 상기 오토 포커싱된 대상을 촬영하는 카메라 센서를 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 SLM은, 입사광의 특성을 변화시키는 개별적으로 어드레스 가능한(addressable) 복수의 세그먼트 어레이를 포함하되, 상기 세그먼트는 가동 소자(movable element)와 고정 소자(stationary element) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 SLM의 상기 각각의 어드레스 가능한 세그먼트의 초점 거리는, 상기 SLM의 각각의 세그먼트로 동적으로 가변하는 제어 신호를 인가함으로써 최적화될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 오토 포커싱을 가능하게 하기 위한 상기 렌즈 및 개구 마스크(aperture mask)에 의해 생성된 하나 이상의 부분적인 이미지의 중첩(overlap)을 최대화하기 위한 위상 감지 조립체를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 위상 감지 조립체는, 상기 카메라 센서로부터 피드백을 제공하여 상기 관심 영역 내 초점을 최적화하여, 상기 SLM이 상기 관심 영역을 포커싱하는 최적 초점 거리를 갖는 렌즈로 전환되도록 상기 SLM 소자의 위상 설정으로 상기 SLM을 부호화하는 포커스 변화 피드백 모듈 및, 상기 카메라 센서와 상기 포커스 변화 비드백 모듈과 연결되어 촬영된 이미지를 처리하는 이미지 프로세싱 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 SLM의 이상 축(extraordinary axis)을 따라 편광되지 않은 광선을 필터링하는 광 편광자(light polarizer)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 SLM은 상기 각각의 세그먼트들의 상기 초점 거리를 가변시켜 렌즈로 전환될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 액정(liquid crystal) 및 리튬 나이오베이트(LiNbO3) 및 하나 이상의 SLM 세그먼트로 구성된 2차원 광 변조 소자(SLM)의 개략도를 도시한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 시스템의 개략도를 도시한다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 시스템을 이용한 하나 이상의 대상에 대하여 공간적으로 가변하는 오토 포커싱을 가능하게 하는 방법을 도시한 순서도이다
도 3은 종래 기술에 따른 라인 스캔 카메라를 이용한 웨이퍼 검사 공정을 위한 시스템을 도시한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른, SLM을 채용한 라인 스캔 카메라를 이용한 웨이퍼 검사 과정을 위한 시스템을 도시한다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른, SLM을 채용한 라인 스캔 카메라를 이용한 웨이퍼 검사 과정 방법을 도시한다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이의 Z 맵을 획득하는 과정의 개략도이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이의 Z맵 형성 과정을 도시하는 순서도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에에 따른 SLM 조정을 수행하는 예시적인 구성이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 SLM 소자에서 x 축의 초점 거리 값에 따른 SLM 소자의 위상 변화 값의 변화를 나타내는 그래프를 도시한다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 높이의 다양한 층을 갖는 다이의 웨이퍼 검사 과정의 개략도이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 다양한 높이의 다양한 층을 갖는 SLM의 다른 영역들을 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 시스템을 이용하여 얻어진 다이 이미지를 도시한다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 촬상 시스템을 이용하여 얻어진 다이 이미지를 도시하며, 여기서 SLM의 속도가 카메라 센서와 동일하다.
도 9b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 촬상 시스템을 이용하여 얻어진 다이 이미지를 도시하며, 여기서 SLM의 속도는 카메라 센서의 1/10이다.
도 10은 종래 기술에 따른 오토 포커싱을 위한 위상 감지(phase detection, PD)를 갖는 촬상 시스템을 도시한다.
도 11a는 본 발명의 일 실시예에 따른 오토 포커싱을 위한 촬상 시스템을 도시한다.
도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 위상 감지 어셈블리에 의한 부동 오토 포커싱을 위한 SLM을 이용하여 관심 영역 내의 하나 이상의 대상의 오토 포커싱을 가능하게 하는 방법을 도시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 수차 보정용 촬상 시스템을 도시한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른, 적어도 두 개의 SLM을 이용하여 수차를 제거하여 관심 영역 내의 하나 이상의 대상의 오토 포커싱을 가능하게 하는 방법의 순서도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 수차 보정 이미지를 실시간으로 얻는 방법의 순서도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른, 포비에이션 스팟(foveation spot)을 공간적으로(spatially) 오토 포커싱하기 위한 하나 이상의 SLM을 이용하여 관심 영역 내의 하나 이상의 대상을 오토 포커싱하는 것을 가능하게 하는 방법의 순서도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 시스템의 개략도를 도시한다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 시스템을 이용한 하나 이상의 대상에 대하여 공간적으로 가변하는 오토 포커싱을 가능하게 하는 방법을 도시한 순서도이다
도 3은 종래 기술에 따른 라인 스캔 카메라를 이용한 웨이퍼 검사 공정을 위한 시스템을 도시한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른, SLM을 채용한 라인 스캔 카메라를 이용한 웨이퍼 검사 과정을 위한 시스템을 도시한다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른, SLM을 채용한 라인 스캔 카메라를 이용한 웨이퍼 검사 과정 방법을 도시한다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이의 Z 맵을 획득하는 과정의 개략도이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이의 Z맵 형성 과정을 도시하는 순서도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에에 따른 SLM 조정을 수행하는 예시적인 구성이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 SLM 소자에서 x 축의 초점 거리 값에 따른 SLM 소자의 위상 변화 값의 변화를 나타내는 그래프를 도시한다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 높이의 다양한 층을 갖는 다이의 웨이퍼 검사 과정의 개략도이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 다양한 높이의 다양한 층을 갖는 SLM의 다른 영역들을 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 시스템을 이용하여 얻어진 다이 이미지를 도시한다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 촬상 시스템을 이용하여 얻어진 다이 이미지를 도시하며, 여기서 SLM의 속도가 카메라 센서와 동일하다.
도 9b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 촬상 시스템을 이용하여 얻어진 다이 이미지를 도시하며, 여기서 SLM의 속도는 카메라 센서의 1/10이다.
도 10은 종래 기술에 따른 오토 포커싱을 위한 위상 감지(phase detection, PD)를 갖는 촬상 시스템을 도시한다.
도 11a는 본 발명의 일 실시예에 따른 오토 포커싱을 위한 촬상 시스템을 도시한다.
도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 위상 감지 어셈블리에 의한 부동 오토 포커싱을 위한 SLM을 이용하여 관심 영역 내의 하나 이상의 대상의 오토 포커싱을 가능하게 하는 방법을 도시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 수차 보정용 촬상 시스템을 도시한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른, 적어도 두 개의 SLM을 이용하여 수차를 제거하여 관심 영역 내의 하나 이상의 대상의 오토 포커싱을 가능하게 하는 방법의 순서도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 수차 보정 이미지를 실시간으로 얻는 방법의 순서도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른, 포비에이션 스팟(foveation spot)을 공간적으로(spatially) 오토 포커싱하기 위한 하나 이상의 SLM을 이용하여 관심 영역 내의 하나 이상의 대상을 오토 포커싱하는 것을 가능하게 하는 방법의 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 표시된 구성요소의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자나 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자나 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자나 구성요소를 다른 소자나 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자나 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자나 구성요소 일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 발명은 SLM에 기반한 전초점(all-in-focus) 촬상의 해결에 초점을 맞춘다. 본 발명 / 반도체 제조 과정에서 라인 스캔 카메라를 이용한 웨이퍼 검사에 실시될 수 있다. 첨단 반도체 제조 기술은 이미 14nm 노드에 이르고 있고, 광학 시스템의 최고 배율에서의 단지 한 픽셀의 결함이라도 장치 성능에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다. 그러므로 포커싱된 이미지를 획득하는 것은 결함 감지, 및 이로 인한 웨이퍼의 품질 및 수율의 향상에 중요한 측면이 된다. 또한, 본 발명은 고속 및 무동작(motionless) 오토 포커스 메커니즘을 가능하게 하며, 이는 실시간 비디오 자료를 위한 시프트 변형(shift variant) 수차 정정 및 포비에이션(foveation)을 획득하기 위한 방법뿐만 아니라 어떠한 초점 조절 가능한 카메라와 통합될 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 미리 정해진 영역에서 전초점 고해상도 이미지를 획득하는 세그먼트 렌즈(segmented lense)를 고안하기 위한 투과형(transmissive) 공간 광변조 소자(Spatial Light Modulator)의 위상 변조를 구현한다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예는 실시간 비디오 자료 내에서 시프트 변형 수차 및 실시간 포비에이션의 정정을 제공한다.
도 1은 2차원 광 변조 소자(SLM)의 개략도를 도시한다. 본 발명은 촬상 시스템 내에 광 변조 소자(101)를 포함한다. SLM은 LCD 디스플레이 패널 및 프로젝터의 다양한 형태로 널리 사용되고 있다. 도1 에 도시된 SLM(101)은 개별적으로 지칭될 수 있는 세그먼트들의 2D 어레이를 포함한다. 각각의 어레이 세그먼트는 각각의 세그먼트들에 인가되는 제어 신호에 기초하여 입사광의 크기(amplitude), 위상 또는 편광을 변조할 수 있는 고유의 능력을 갖는다. 제어 신호는 인가 전압, 전류 또는 광학 펄스일 수 있다. 제어 신호는 전극을 이용하여 인가된다. 전극은 투과형 SLM의 경우 인듐 주석 산화물과 같은 투명 도전 물질로 제조될 수 있다. 전극은 도면 부호 103A 내지 103N으로 가리켜진다. 촬상용 SLM은 액정(Liquid Crystals), 리늄 나이오베이트(LiNbO3) 등과 같은 물질에 기초한다. 또는, SLM은 마이크로 미러를 포함하는 소자로 구성될 수 있다. SLM은 크기, 위상 및 편광의 세가지 주요 변조 유형을 갖는다. 각각의 유형들에서, 반사형 및 투과형과 같은 두 가지 형태의 SLM이 있다. 본 발명에 따른 전초점 및 오토 포커싱 고해상도 이미지 생성을 위하여 투과형 SLM의 위상 변조 특성을 이용한다. 본 발명의 일 실시예에서, SLM을 전기적/광학적으로 초점 거리를 조절할 수 있는 멀티-렌즈 구조로 변형하기 위하여 SLM을 고유한 구성으로 위치시킨다.
1백만 화소의 SLM 어레이가 사용 가능하다. SLM이 전기적/광학적으로 제어되기 때문에, SLM의 위상은 1.4kHz의 속도로 변형될 수 있다. SLM의 위상 변형 속도는 대부분의 일반 카메라들의 촬영 속도와 비교하여도 높다. 그러나, 상기 속도는 라인 스캔 카메라와 같은 고정밀 촬상 장치에는 부족한데, 이는 좀더 높은 속도로 촬영 가능하기 때문이다. 그러므로, 본 발명의 일 실시예는 라인 스캔 카메라를 이용한 웨이퍼 검사의 전초점 촬상 방법을 제공한다. 본 발명의 또 다른 실시예는 고속 및 무동작 오토 포커스 메커니즘과, SLM을 이용한 실시간 비디오 자료에서 시프트 변형 수차 및 실시간 포비에이션 정정을 제공한다.
SLM의 복굴절 소자의 굴절률은 전기적/광학적 제어 신호의 적용에 의하여 변화될 수 있다. 예를 들어, 제어 신호가 인가 전압인 것을 상정하자. 이 때 위상 변화와 굴절률은 다음과 같이 주어진다.
여기서 H는 SLM 소자의 두께이고, λ는 빛의 파장이며 Dn(E)는 인가된 전기장 E에 따른 굴절률의 변화이다. 준 단색(quasi-monochromatic) 광의 경우, λ는 λavg로 나타나는 평균 파장으로 교체된다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 시스템의 개략도를 도시한다. 본 발명의 실시예에 따른 촬상 시스템은 하나 이상의 렌즈(201), 하나 이상의 광 변조 소자(SLM)(202) 및 카메라 센서(203)를 포함한다. 하나 이상의 렌즈(201)는 관심 영역(region of interest) 내의 하나 이상의 대상을 포커싱하기 위하여 사용된다. 광 변조 소자(202)는 관심 영역 내의 하나 이상의 대상을 오토 포커싱할 수 있으며, 이는 하나 이상의 렌즈에 의하여 관심 영역 내에서 초점 외(out of focus)이다. SLM의 동작 원리 및 구성은 도 1에서 상세하게 설명되었다. 카메라 센서(203)는 관심 영역 내의 포커싱되고 오토 포커싱된 이미지를 촬영(capture)한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 시스템에 구현된 카메라 센서는 전하 결합 장치(Charge Coupled Device, CCD) 어레이이다. 관심 영역은 촬영 시의 촬상 시스템의 시계(field of view)이다.
일 실시예에서, SLM(202)는 각각 입사광의 특성을 변화시키는 복수의 개별적으로 어드레스 가능한 세그먼트들의 어레이를 포함한다. 어드레스 가능한 세그먼트는 이동 가동 소자(movable element) 및 고정 소자(stationary element) 중 적어도 하나를 포함한다. SLM의 각각의 어드레스 가능한 세그먼트들의 초점 거리는 각각의 세그먼트들에 동적으로 변화하는 제어 신호를 적용함으로써 최적화된다.
일 실시예에서, 촬상 시스템은 오토 포커싱을 가능하게 하는 이미지 처리 시스템의 개구 마스크(aperture mask) 및 렌즈에 의하여 생성된 하나 이상의 부분적(partial) 이미지의 중첩(overlap)을 최대화하기 위한 위상 감지 어셈블리(assembly)를 더 포함한다. 위상 감지 어셈블리는 포커스 변화 피드백 모듈(focus change feedback module)과 이미지 프로세싱 모듈을 포함한다. 포커스 변화 피드백 모듈은 카메라 센서로부터 피드백을 제공하여, SLM을 관심 영역 상에서 포커싱하는데 필요한 초점 거리를 갖는 렌즈로 전환시키는 SLM 소자의 위상 설정을 갖는 SLM으로 만들기 위하여 관심 영역의 포커스를 최적화한다. 이미지 프로세싱 모듈은 촬영된 이미지의 처리를 위하여 카메라 센서 및 포커스 변화 피드백 모듈과 연결된다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 시스템을 이용한 하나 이상의 대상에 대하여 공간적으로 가변하는 오토 포커싱을 가능하게 하는 방법을 도시한 순서도이다. 촬상 시스템을 이용한 하나 이상의 대상에 대하여 공간적으로 가변하는 오토 포커싱을 가능하게 하는 방법은 전초점, 자동 포커스된 고해상도 이미지를 제공한다. 촬상 시스템을 이용한 공간적으로 가변하는 오토 포커싱을 가능하게 하기 위하여, 단계(205)에서, 관심 영역 내 하나 이상의 대상이 촬상 시스템의 하나 이상의 렌즈에 의하여 포커싱된다. 그러나, 렌즈로부터 바람직하지 않은 초점 거리에 있는 다수의 대상들이 있다. 이들 이미지는 렌즈가 동시에 포커싱할 수 없기 때문에 불가피하게 흐리다. 그러므로, 단계(206)에서, 광 변조 소자는 하나 이상의 렌즈들에 의하여, 관심 영역 내의 초점 외인 하나 이상의 대상에 대하여 공간적으로 가변하는 오토 포커싱을 가능하게 한다. 이는 전초점 효과를 가능하게 한다. SLM의 각각의 세그먼트의 초점 거리는 SLM의 각각의 세그먼트에 제어 신호를 인가함으로써 변경된다. 또한, 단계(207)에서, 관심 영역 내 포커싱되고 오토 포커싱된 대상들은 카메라 센서에 의하여 이미지로 촬영된다.
도 3은 종래 기술에 따른 라인 스캔 카메라를 이용한 웨이퍼 검사 공정을 위한 시스템을 도시한다. 라인 스캔 카메라는 고속 포착(acquisition)에서 뛰어난 민감성으로 인해 통상적으로 웨이퍼 검사에 사용된다. 라인 스캔 카메라의 주요 소자들은 렌즈 시스템(302) 및 CCD 어레이와 같은 카메라 센서를 포함한다. 라인 스캔 카메라 렌즈의 하부에서 보면, 다이(301)의 몇몇 기준 층과 관련되어 다른 Z 높이에 위치하는 메사(mesa), 트렌치, 격자(grating) 등과 같은 몇몇의 특징들을 포함한다. 도 2는 메사가 렌즈 아래에 있는 경우의 시나리오를 나타낸 것이다. 렌즈와 CCD 간의 거리는 필드에 포커싱된 것이다. 도 3에서, 렌즈로부터 ur-Z0 거리에 있는 필드층은 초점이 맞은 반면, 렌즈로부터 ur-Z1 거리에 있는 메사(301)의 상부는 초점 외인 것은 명백하다. 렌즈는 어느 때에나 완전히 초점이 맞는 단 하나의 대상 평면 만을 가질 수 있기 때문에, 메사의 상부는 초점 외이고 따라서 흐리게 보일 수 있다. 이러한 상황은 필드로부터의 광선이 CCD의 표면에서 집중되고 메사로부터의 광선은 CCD 뒤에서 집중되는 것으로 도시된다. 이러한 시스템을 이용하여 생성된 이미지는 렌즈가 모든 Z 높이에서 동시에 포커스할 수 없기 때문에 불가피하게 흐리게 된다. 이는 이미지 품질을 감소시키며 따라서 이러한 이미지를 이용하는 결함 감지 검사 과정의 정확성을 저하시킨다. 일 실시예에서, 도 3에 도시된 시스템의 배율은 1배로 도시되지만, 실제로는 30-100배가 될 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른, SLM을 채용한 라인 스캔 카메라를 이용한 웨이퍼 검사 과정을 위한 시스템을 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 라인 스캔 카메라는 렌즈 시스템(402), 카메라 센서 및 SLM을 포함한다. 본 발명의 실시예에서, SLM(403)은 카메라 센서와 수백 마이크로 미터로 가깝게 위치한다. 본 발명의 실시예에서 구현된 카메라 센서(404)는 CCD 어레이이다. 정확한 분리가 SLM의 조정 과정 중 은연 중에 획득되며, 이는 도 5a 및 5b에서 후술한다. 라인 스캔 카메라는 SLM의 이상 축(extraordinary axis)을 따라 직선편광(linearly polarized)되지 않은 모든 광(도 4a에서 미도시)을 필터링하는 광 편광자(light polarizer)를 더 포함한다. 이는 카메라 렌즈의 제1 구성 요소 이전에 독립적으로 배치될 수 있으며 라인 스캔 카메라에 필수적인 부분이 아닐 수 있다. 예를 들어, 렌즈 하부에 웨이퍼를 둘러싸는 메사와 필드가 있는 웨이퍼의 섹션(401)을 상정하자. 웨이퍼의 평면뿐만 아니라 메사로부터의 광선이 CCD 어레이의 표면에 집중된다.
도 4a는 다음 거리와 크기를 도시한다.
L=CCD와 SLM 사이의 거리
d=SLM과 렌즈 시스템의 최종 소자(final element)와의 거리
ur-Z0=렌즈 시스템의 최초 소자로부터 평면(flat)의 거리
W=카메라 렌즈의 지름
G=CCD 및 SLM의 길이
웨이퍼의 결함 검사 과정에서 고정밀도를 제공하기 위하여, 스캔될 다이의 Z 맵이 획득된다. 또한, 라인 스캔 카메라에 구현된 SLM은 다이의 Z 맵에 따라 조정된다. 다이의 스캐닝 중에, SLM의 각 세그먼트에 대한 제어 신호는 라인 스캔 카메라의 렌즈의 시야 아래에 있는 다이의 부분에 따라 변화한다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른, SLM을 채용한 라인 스캔 카메라를 이용한 웨이퍼 검사 과정 방법을 도시한다. 웨이퍼 검사 과정을 개시하기 위하여, 단계(405)에서, 검사 대상 웨이퍼 다이의 Z 맵이 획득된다. Z 맵 획득 방법은 도 5a 및 5b에 자세하게 설명된다. Z 맵이 획득되면, SLM은 제어 신호를 위해 조정된다. 제어 신호는 단계(406)에 나타난 것과 같이 전기적 또는 광학적 신호일 수 있다. SLM의 굴절률은 제어 신호에 기초하여 변화한다. 이는 초점 거리의 변화를 야기한다. 따라서, 도 1에서 설명된 것과 같이 SLM의 각 세그먼트에 다른 제어 신호가 인가된다. 그러므로, SLM의 각 세그먼트는 다른 초점 거리를 갖고, 이는 다이로부터의 광선이 SLM을 사용하는 CCD 어레이로 집중할 수 있게 한다. SLM의 조정 절차는 도 6a 및 6b에 자세하게 설명된다. 나아가, 단계(407)에서, 제어 신호는 SLM의 각 세그먼트에 대하여 실시간으로 조정으로부터 얻어진 값과 촬상 시스템 아래에 있는 다이의 Z 맵에 따라 다른 초점 거리를 제공하기 위하여 동적으로 변화한다. 이는 다이 상에서 전초점 효과를 실시간으로 가능하게 한다. 그러므로, 스캔의 정확성이 증가한다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이의 Z 맵을 획득하는 과정의 개략도이다. 초점 거리의 동적 변화를 위해 SLM을 조정하기 위하여, 기준층에 대한 다이의 모든 (X, Y) 위치에서의 높이가 계산되어야 한다. 이는 다이의 Z 맵으로 나타난다. Z 맵을 획득하기 위하여, 공정 순서의 특정 검사 단계에서의 모든 (X, Y) 위치와 중첩되는 모든 층의 두께가 연산된다. 층의 정보는 디자인 레이아웃(501)으로부터 획득된다. 마찬가지로, 두께 정보는 공정 지식으로부터 획득된다. 또한, 선택된 위치에서의 다이의 단면(502) 또한 다이의 두께에 관한 정보를 제공한다. 이와 같이 Z 맵이 획득된다(501, 502). 나아가, 각각의 층과 이에 대응하는 Z 높이가 도표화된다(503). 그 후, Z0, Z1, Z2, Z3 과 같은 각각의 Z 높이들로 묘사된 네 개의 주요 층과, 제2 층과 제4 층이 중첩된 높이 Z1+Z3로 형성되는 제5 층으로 구성된 다이가 확인된다(506).
이러한 정보를 획득하고, Z맵은 허용 착란원(circle of confusion)이 되는 Z의 차이에 대응하는 ΔZc로 양자화된다. 모든 렌즈 시스템에서, 착란원은 렌즈 공식(lens formula)에 의하여 결정되는 완벽한 거리 상에 있는 대상들에 대하여 형성된다. 허용 착란원이 되는 대상 주위의 거리 범위는 피사계심도(depth of field, ΔZc)로 불리며 다음과 같이 주어진다.
여기서 c는 착란원의 지름이고;
W는 렌즈 지름이고;
M은 렌즈 배율이며;
L은 CCD와 SLM 사이의 거리이고; 및
D는 SLM과 렌즈 시스템의 최종 소자와의 거리이다.
또한, 다이의 다른 층들은 Z 높이에 기초하여 모임을 짓는다. 그러므로, 모임(cluster)에 속하는 모든 층들은 ΔZc 이하로 분리된다. ΔZc는 허용 착란원에 의하여 결정되는 피사계심도이다. 모임의 Z 값은 모임에 속하는 층들의 Z 높이의 평균이다. 이러한 모임 메커니즘은 양자화로 일컬어지며, 이는 이미지 샤프니스의 감소 없이 연산 비용을 감소시킨다.
상기 관계식은 다음과 같은 식으로 묘사되며 여기서 i와 j는 서로 다른 Z 모임을 나타낸다.
예를 들어, 제1 및 제2 층이 평균 높이 (Z1+Z2)/2로 모임지어진다. 통상적으로, 착란원의 최소 반지름은 렌즈 및 카메라 센서 시스템의 해상도 한계에 의하여 제한된다. 또한, 다이 전체의 Z맵을 획득할 필요는 없다; 이는 검사 단계에서 다이의 기능에 중요한 것으로 생각되는 관심 영역 만으로 제한될 수 있다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이의 Z맵 형성 과정을 도시하는 순서도이다. 다이에 따라 SLM을 조정하기 위하여, 단계(507)에서 검사될 다이의 단면도, 디자인 레이아웃 및 증착 두께가 다이의 Z높이 맵을 획득하기 위하여 분석된다. Z높이 맵이 획득되면, 단계(508)에서 미리 정해진 허용 착란원에 기초하여 모임 세트를 형성함으로써 다이의 각각의 Z높이가 양자화된다. 이는 레이어 클러스터링(layer clustering)으로 일컬어진다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에에 따른 SLM 조정을 수행하는 예시적인 구성이다. 레이어 클러스터링 이후 Z맵이 획득되면, SLM이 조정된다. SLM의 조정은 렌즈 아래의 조정 다이를 이동하여 수행된다. 도 6a에서 도시된 조정을 위한 예시적인 구성은 다이(601), 카메라 렌즈(602), 조정될 SLM(603), CCD(604)를 포함한다. 컴퓨터(605)가 CCD(604)와 연결되고, 조정 설정 모듈(606)과 전자 컨트롤러(607)가 컴퓨터(605)와 SLM(603)과 연결된다.
다이(601)는 Z맵 내의 모임들과 같은 Z값에 의해 분리된 층들을 포함한다. 조정에 사용되는 다이는 조정 다이(calibration die) 또는 검사가 필요한 웨이어로부터의 다이일 수 있다. 통상적으로, 주어진 조정은 레이아웃 또는 과정에서 오로지 한번만 실행될 수 있다. 조정은 반도체 제조 과정의 일부분이다. 카메라 렌즈(602)는 먼저 렌즈(602)로부터 ur 거리에 있는 기준층 상에 포커싱된다. 예를 들어, 제0 층이 다이의 기준층이라고 상정하자. 다음 층인, 렌즈 아래의 Z1 층은 흐리게 보인다. 그 후 다음의 공식에 따른 제어 신호의 적용에 의해 최대 샤프니스의 이미지가 CCD(604) 상에 획득될 때까지 SLM 세그먼트의 위상 변화가 가변된다.
여기서 λavg 는 전체 가시 스펙트럼 조명에서 550nm 정도인 조명의 평균 파장이며, fz1은 Z1 층이 CCD 상에 포커싱되었을 때의 SLM의 초점 거리이다.
마찬가지로, x와 y는 SLM에서의 중심으로부터의 수평 및 수직 인덱스에 대응한다. [수학식 1]에서 Φ를 교체함으로써, x와 y에 대한 함수로서 모든 SLM 소자에서 요구되는 굴절률 변화에 대한 관계식을 얻는다.
이상적인 경우에, 굴절률 변화는 파장 λ에 독립적이다. 또한, [수학식 4]에 나타난 중심으로부터의 거리에 따른 위상 변화의 변형(variation)은 얇은 렌즈에서의 그것과 유사하다. 그러므로, SLM의 조정의 단계는 복합 렌즈(compound lens)로 전환된다. 제2 렌즈(SLM 렌즈)의 초점 거리는 다음과 같이 주어진 대상과 이미지 거리에 관련된다.
여기서 f1은 카메라 렌즈의 초점 거리이다;
d는 카메라 렌즈와 SLM 사이의 거리이다;
u는 카메라 앞의 이미지로의 거리이다.
v는 SLM 뒤의 이미지로의 거리이며 이 경우에서 SLM과 CCD 사이의 거리(L)와 같다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 곡률 반경의 일부 변형 또는 SLM 세그먼트의 광축(optical axe) 사이의 오프셋과 같은 카메라 렌즈의 결함은, [수학식 4]에서 상수 K 앞의 근사 기호가 주어지는 이유가 된다. 이러한 변형은 최적화된 위상 변화값의 정밀한 튜닝을 통한 조정 절차에서 해결된다. 예상되는 위상 변화값은 통상적으로 SLM 소자의 중심으로부터의 거리의 제곱에 따라 가변한다. 위상 변화 값에 대응하는 확대된 위상 변화 패턴은 상면(603)에 도시된다. 위상 변화 값은 메모리에 저장되고, 대응하는 2D 매트릭스에 대응하는 SLM 소자의 각각의 소자의 위치 뿐만아니라 대응하는 Z값에 따라서도 색인이 만들어진다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 SLM 소자에서 x 축의 초점 거리 값에 따른 SLM 소자의 위상 변화 값의 변화를 나타내는 그래프를 도시한다. 본 실시예에서, 그래프는 두 개의 서로 다른 초점 거리(파랑색은 800마이크론이고 빨강색은 1200마이크론이다.)에서 계산된 SLM 소자의 위상 변화 값의 1차원도를 보여준다. 이 경우, 1백만 픽셀 SLM은 500번째 소자에 중심이 존재하는 것으로 생각된다. 그래프에서 위상 래핑 기술(phase wrapping technique)에 대응하는 뾰족한 불연속점들이 도시된다. 불연속점들은 초점 거리에 따라 다른 소자들에서 발생한다.
일 실시예에서, 위상 변화 Φ(x, y, Z1)는 SLM의 튜닝 한계보다 더 크다. 본 발명의 다른 실시예에서, 위상 래핑 기술은 동등한 효과를 얻기 위하여 SLM의 소자가 [(x, y, Z1) mod 2π]에 의하여 코딩되는 것에서 사용된다. 상기 과정은 다이 상의 모든 관심 층들에 대하여 반복된다. CCD 상의 이미지는 명확성을 위해 컴퓨터에 의하여 분석된다. 조정 설정 모듈(606) 및 전자 컨트롤러(607)은 피드백 시스템과 같이 동작한다. CCD 상에서 얻어진 이미지에 기반하여, 조정 설정 모듈(606)은 전자 컨트롤러(607)에 의하여 제공된 제어 신호를 조절한다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 높이의 다양한 층을 갖는 다이의 웨이퍼 검사 과정의 개략도이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, SLM은 제어 신호에 기반하여 동적으로 나누어(segmented)진다. 제어 신호는 라인 스캔 카메라의 렌즈 아래에서, 층의 Z높이에 대한 SLM의 각각의 세그먼트에서의 입사광의 위상 변화를 제공한다. 렌즈 하부의 영역 정보는 제1 다이의 가장자리에 대한 스테이지 시작점의 정보와 스테이지 속도로부터 획득된다. 스테이지의 시작점은 스테이지가 동작을 시작하는 지점에 대하여 제1 다이가 어디에 위치하였는지에 기반하여 결정된다. 스테이지 속도는 단위 시간에 스테이지가 이동하는 거리이다.
위상 변화 값은 도 6a에서 설명한 조정 과정 도중에 메모리에 저장된다. 본 발명의 다른 실시예에서, SLM은 Φ(x, y, Z1), (x, y, Z2)와 같이 위상 코딩된 다른 세그먼트들의 집합으로 상정된다. 웨이퍼(다이)는 검사 스테이지의 속도로 오른쪽에서 왼쪽으로 움직인다. CCD(404), SLM(403) 및 렌즈 소자는 고정된다. 상기 동작에서, 다른 영역은 위상 변화 설정의 동적 변화를 요구하는 SLM에 포함된다. 이 단계에서의 스테이지 속도 정보와 다이 레이아웃으로부터, 설정 변화는 메모리로부터 불러들여져서 적절히 적용될 수 있다. SLM의 각 세그먼트의 초점 거리는 위상 변화와 함께 변화한다. 그러므로, 서로 다른 Z높이를 갖는 다이의 각 부분은 SLM(403)을 이용하여 CCD 상에 포커싱한다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 다양한 높이의 다양한 층을 갖는 SLM의 다른 영역들을 도시한다. 본 발명의 일 실시예에서, 제어 신호는 조정 값과 및 화상부(imaging section) 아래 다이의 Z맵을 이용하여 실시간으로 다른 초점 거리를 제공하기 위해 SLM의 각 세그먼트에 따라 동적으로 가변한다. 다이의 위치에 따라 다른 SLM의 영역은 도 7a에 도시된다. SLM은 Z0(403a)과 Z2(403b)와 같은 두 개의 영역들로 나누어진다.
도면에서, Z0(403a)에 대응하는 영역은 카메라 렌즈가 Z0에 포커스되어 있으므로 어떠한 위상 변화도 없는 것이 명확하다. 그러나, Z2(403b)에 대응하는 영역은 해당 영역의 초점을 맞게 하기 위하여 초점 거리 
의 렌즈와 같이 동작한다. 상기 영역은 다이의 Z2 섹션으로의 적용 가능성(applicability)를 제한하기 위하여 짧아질(truncate) 수 있다. 전체 SLM 영역(403c)은 Z0(403a)와 Z2(403b) 영역의 혼합이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 시스템을 이용하여 얻어진 다이 이미지를 도시한다. 본 도면은 다이의 단면도 또한 도시한다. 도 8에 따르면, 영역 A는 하부 층이고, 영역 C는 영역 A의 1㎛ 위의 영역이고, 영역 B는 영역 A로부터 10㎛ 위의 영역이다. 이미지에서 보이는 몇몇 결함들(영역 B와 C를 가로지르는 흰 선) 본 발명에 일 실시예에 따른 라인 스캔 카메라에 의하여 검사된 다이의 결함이다. XY를 따라 잘려진 수평 단면이 도시되었다(801). XY 평면의 수평 단면에 따른 다양한 영역들(A, B, C)의 Z높이 변화가 도시되었다(802). 수직 단면에서의 Z높이 변화가 도시되었다(803, 804).
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 촬상 시스템을 이용하여 얻어진 다이 이미지를 도시하며, 여기서 SLM의 속도가 카메라 센서와 동일하다. 본 발명의 일 실시예에서, 카메라 센서의 촬영 속도는 SLM의 각 세그먼트에서의 제어 신호의 변화속도와 동일하며, 즉, CCD는 SLM와 동일한 속도로 설정된다. 도 9aa는 전체 이미지를 도시하고, 도 9ab는 결함 주위로 확대된 영역을 도시한다. 도시된 것과 같이, 다중 깊이에 대하여 포커싱할 수 있는 SLM의 능력으로부터, 도 9a에 도시된 영역 B와 C가 선명하게 표시는 것은 명확하다. 이는 웨이퍼의 "전초점" 고해상도 스캔을 가능하게 한다.
도 9b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 촬상 시스템을 이용하여 얻어진 다이 이미지를 도시하며, 여기서 SLM의 속도는 카메라 센서의 1/10이다. 본 실시예에서, SLM는 CCD의 1/10의 속도로 동작하도록 조정된다. 도 9ba는 전체 이미지를 도시하고 도 9ba는 결함 주위로 확대된 영역을 도시한다. 다중 깊이에 대하여 포커싱할 수 있는 SLM의 능력으로 인하여, 영역 B와 C가 선명하게 보인다. 결과적으로, 결함의 대부분은 명확하게 보일 수 있다.
도 10은 종래 기술에 따른 오토 포커싱을 위한 위상 감지(phase detection, PD)를 갖는 촬상 시스템을 도시한다. 오토 포커싱을 위한 위상 감지 메커니즘을 갖는 촬상 시스템은 대부분의 하이엔드 스마트폰에서 일반적이다. 그러한 시스템에서, 통상적으로 어퍼쳐 마스크(1003) 또는 광 분리기에 의하여, 카메라 렌즈(1002)의 상부로부터의 광선(실선)과 하부로부터의 광선(점선)이 분리되고, CCD(1004)에서 두 개의 부분적 이미지(1005)로 촬영된다. 촬영된 부분적 이미지들은 중첩되기 위하여 분석된다. 중첩은 두 개의 부분적 이미지(1005) 사이의 거리의 함수이다. 중첩을 최대화하기 위하여 피드백 신호가 카메라 렌즈 동작 메커니즘으로 송신된다. 카메라 렌즈 동작 메커니즘은 이미지 프로세싱 모듈(1006)과 렌즈 동작 피드백 모듈(1007)을 포함한다. 이미지 프로세싱 모듈(1006)은 부분적 이미지를 처리하여 부분적 이미지들 간의 중첩을 확인한다. 렌즈 동작 피드백 모듈(1007)은 고해상도 이미지를 생성하기 위해 카메라 렌즈에 요구되는 물리적 움직임을 확인한다. 종래 기술에 따라 설명된 방법은 대상(1001)의 최적 포커스를 획득하기 위하여 카메라 렌즈(1002)의 동작을 수반한다. 이는 지연 및 대기로 이어진다.
도 11a는 본 발명의 일 실시예에 따른 오토 포커싱을 위한 촬상 시스템을 도시한다. 본 발명의 일 실시예에서, 위상 감지 어셈블리를 포함하는 오토 포커싱을 위한 촬상 시스템은, 대상(1101)을 포커싱하는 카메라 렌즈(1102), 개구 마스크(1102), SLM(1104), 카메라 센서(1105), 카메라 센서(1105)와 연결된 이미지 프로세싱 모듈(1107) 및 포커스 변화 피드백 시스템(1108)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 위상 감지 어셈블리는 SLM에 최대 중첩을 획득하기 위하여 필요한 포커스 변화를 피드백으로 제공한다. 따라서, 제어 신호는 SLM의 초점 거리를 변화시키고, SLM을 필요한 초점 거리의 렌즈로 전환하기 위해 인가된다. 렌즈, SLM 및 CCD 사이의 상대적인 위치가 변화하지 않으므로, 주어진 s에 대하여 오로지 두 개의 SLM 초점 거리 값 만이 가능하다.
여기서 
은 SLM의 초점 거리이고, W는 렌즈의 폭이며, L은 SLM과 CCD 사이의 거리이고, d는 렌즈와 SLM 사이의 거리이고 s는 포커스 최적화 이전의 두 부분적인 이미지의 거리이다. 위상 변화가 없는 경우 생성된 부분적인 이미지는 SLM 소자에 적용된다. SLM의 초점 거리는 부분적인 이미지들 간의 중첩 값에 기반하여 변조된다. 이러한 두 값들은 오토 포커싱 속도를 더욱 증가시키기 위하여 룩업 테이블로 저장될 수 있다. 초점 거리와 s는 룩업 테이블로 변환될 수 있는 고정된 관계를 갖는다. 이미지 프로세싱 모듈(1107)은 부분적인 이미지를 처리하고 필요한 변조를 확인한다. 포커스 변화 피드백 모듈(1108)은 필요한 초점 거리 변화에 따라 SLM에 제어 신호를 인가한다. 본 발명에 따르면, 관심 영역 내의 대상을 오토 포커싱하는 것에 기계적인 동작이 필요하지 않다.
또한, 복합 렌즈 시스팀의 초점 거리 정보
는 다음과 같은 대상 거리를 야기한다.
여기서 부호 규약은 [수학식 7]에서와 반대이다. fSLM을 계산하기 위하여 양의 부호가 사용되었다면, [수학식 8]에서 음의 부호가 사용될 수 있으며, 이의 역 또한 동일하다. SLM의 빠른 속도로 인하여, 초점과 대상 거리의 매트릭스가 시계에 걸쳐 구축되며 이는 장면의 3D 모델 형성을 직접적으로 도울 수 있다. 상기 설명이 위상 감지 구성 및 오토 포커싱을 위한 것임에도 불구하고, 해결책은 오토 포커싱의 다른 능동적 및 수동적 방법에까지 쉽게 확장될 수 있다. 예를 들어, 컨트라스트 감지 방법의 경우에, SLM의 초점 거리가 미리 정해진 거리에 걸쳐 스캔되어 컨트라스트를 최대화시킬 수 있는 값을 찾을 수 있다. 대상 거리를 제공하는 적외선 또는 초음파 센서 등을 이용하는 능동적 방법에 있어, [수학식 6]은 SLM의 초점 거리를 결정하는 것에 사용된다. 본 발명의 일 실시예에서, SLM의 초점 거리는 제한된 시간 내에서 변조될 수 있다. SLM의 빠른 속도로 인하여, 본 발명의 실시예에 따른 촬상 시스템에서의 오토포커싱의 제한 요소는 초점 거리 조정보다는 이미지 처리에 있다. 이는 고속 대상 추적 분야에서 새로운 응용 분야에 이용될 수 있게 한다. 본 발명의 일 실시예에서, SLM의 초점 거리 변조는 빠르다. 통상의 카메라에서 일반적인 CCD의 촬영 속도는 라인 스캔 CCD의 속도보다 훨씬 느리다(~60Hz). 이는 SLM의 리프레시율(상업용 ~200Hz, 연구용 ~1.4kHz)과 비교하였을 때 훨씬 적다. 본 실시예에서, SLM은 분할(segmentation)되지 않은 단일 렌즈로서 기능한다.
도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 위상 감지 어셈블리에 의한 부동 오토 포커싱을 위한 SLM을 이용하여 관심 영역 내의 하나 이상의 대상의 오토 포커싱을 가능하게 하는 방법을 도시한다. 단계(1110)에서, SLM은 SLM을 통과하는 입사광선의 위상의 조정에 의하여 렌즈로 전환된다. 그 후 단계(1111)에서와 같이, 렌즈의 초점 거리는 관심 영역 내의 하나 이상의 대상으로부터의 거리에 기초하여 동적으로 변조된다. 또한, 단계(1112)에서와 같이, 관심 영역 내의 적어도 두 개의 부분적인 이미지가 촬상 시스템의 렌즈 및 개구 마스크를 이용하여 생성된다. 단계(1113)에서, 피드백 신호가 촬상 시스템의 포커스 변화 피드백 모듈을 이용하여 SLM으로 보내져, 오토 포커싱을 가능하게 하는 렌즈 및 개구 마스크를 이용하여 형성된 관심 영역 내의 부분적인 이미지의 중첩을 최대화한다. 피드백 신호는 렌즈로부터 하나 이상의 대상으로의 거리 정보에 기초하여 생성된다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 수차 보정용 촬상 시스템을 도시한다. 일 실시예에서, 적어도 두 개의 SLM이 수차 보정을 가능하게 하기 위해 촬상 시스템에 적용된다. 제1 SLM(1202)이 카메라 렌즈(1202)에 인접하여 배치되고 제2 SLM(1203)이 CCD(1204) 근처에 위치된다. CCD(1204) 근처의 제2 SLM(1203)은 다중 초점 및 자동 포커싱 메커니즘을 위해 사용된다. 렌즈 근처의 제1 SLM(1202)은 수차 보정을 위해 적절한 저니크 다항식(Zernike polynomials)으로 부호화된다. 제1 SLM(1202)의 위상 변화를 0으로 유지하는 동안 제2 SLM(1203)의 초점은 CCD 상에 대상(O1)의 최적 이미지를 얻기 위하여 조정된다. 또한, 제1 SLM(1202)의 위상은 이미지를 더욱 향상시키기 위해 CCD(1204)로부터의 피드백을 수신하여 조정된다. 피드백은 피드백 모듈(1205)을 이용하여 제1 SLM(1202)으로 보내진다. 이러한 조정은 증가 차수(increasing order)의 저니크 다항식으로 인코딩하는 것에 부합한다. 이 과정은 제2 대상(O2)에 대하여 반복되어 3D 매트릭스를 위한 저니크 계수(Zernike coefficient)의 목록을 획득한다.
이미지의 흐려짐은 디포커스(defocus) 및 수차에 의한 것일 수 있다. 명확한 이미지를 생성하기 위하여, CCD(1204) 근처의 제2 SLM(1203)은 디포커스 및 수차를 제거하기 위하여 튜닝된다. 최적 초점이 획득되면, 남은 왜곡 또는 디포커스는 오로지 수차에 의한 것이며, 이는 도 12에 기술된 것과 같이 보정될 수 있다. 다중 패스(multi path) 수차 보정을 수행하기 위하여, 다수의 SLM이 시계 내의 특정 대상의 수차 보정을 튜닝하기 위하여 사용된다..
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른, 적어도 두 개의 SLM을 이용하여 수차를 제거하여 관심 영역 내의 하나 이상의 대상의 오토 포커싱을 가능하게 하는 방법의 순서도이다. 단계(1301)에서, 관심 영역 내 적어도 하나의 대상이 확인된다. He-Ne 레이저로부터 출력된 빔과 같은 작은 점 크기의 대상이 필요한 2D 격자 패턴에 기초하여 대상 평면의 다른 위치에 배치되어, 단계(1302)에서 도시된 것과 같이 대상 평면 내 2D 격자를 정의한다. 단계(1303)에서 레이저 빔이 격자점 상에 배치된다. 그 후, 빔은 단계(1304)에서 제2 SLM(1203)을 이용하여 포커싱된다. 제1 SLM(1202)의 수차 보정은 단계(1305)에서 수행된다. 각각의 위치에서, 제2 SLM(1203)은 최적의 초점을 얻기 위하여 조정된다. 또한, 제1 SLM(1202)로 피드백을 송신함으로써 수차 보정이 수행되고 저니크 계수의 목록을 얻는다. 격자 내 모든 위치에서 상기 단계를 반복함으로써, 2D 수차 보정 매트릭스가 획득된다. 마찬가지로, 다른 대상 평면에 대하여 상기 과정을 반복함으로써, 3D 수차 보정 매트릭스가 획득된다. 그러므로, 3D 캐트릭스의 각 지점은 이에 대응하는 저니크 계수의 목록을 갖는다. 이러한 계수들은 수차 보정 파라미터로 불린다. 수차 보정 파라미터는 단계(1306)에서 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 시스템의 카메라 메모리 내에 저장될 수 있다.
나아가, 단계(1307)에서, 대상 대응하는 모든 격자점에 대하여 수차 보정이 수행되는지 여부가 결정된다. 그렇지 않다면, 단계(1308)에서, 레이저 빔은 새로운 격자점으로 이동하고 단계들(1304~1306)이 새로운 격자점에 대하여 반복된다. 모든 지점에 대하여 수차 보정이 완료되면, 단계(1309)에서 관심 영역 내 모든 대상에 대하여 수차 보정이 완료되었는지가 결정된다. 그렇지 않다면, 마지막 대상까지 단계들(1301~1309)이 반복된다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 수차 보정 이미지를 실시간으로 얻는 방법의 순서도이다. 촬상 장치 내에 이전에 저장된 수차 매트릭스들에 기초하여 실시간으로 수차 보정을 수행하기 위하여, 사용자는 보정될 관심 영역을 선택하여야 한다. 단계(1401)에서, 관심 영역을 선택하는지 여부가 결정된다. 만약 사용자에 의하여 관심 영역이 선택되었다면, 단계(1402)에서 촬상 시스템의 제2 SLM(1203)이 선택된 영역 상으로 포커싱된다. 단계(1403)에서 관심 영역 내의 촬상 시스템으로부터 각각의 대상의 거리가 계산된다. 단계(1404)에서, 수차 보정 파라미터가 메모리로부터 검색(retrieve)된다. 단계(1405)에서 검색된 수차 보정 파라미터가 촬상 시스템의 제1 SLM(1202)에 적용된다.
한편, 관심 영역이 사용자에 의하여 선택되지 않는다면, 단계(1406)에서 촬상 장치의 시계가 미리 지정된 영역들로 분할된다. 그 후에, 각 영역들은 단계(1407)에 나타난 것과 같이 수차 보정을 위해 선택된다. 단계(1408)에서, 촬상 시스템의 제2 SLM(1203)은 선택된 영역을 포커싱한다. 단계(1409)에서 촬상 시스템으로부터 관심 영역의 각각의 대상의 거리가 계산된다. 단계(1410)에서, 수차 보정 파라미터가 메모리로부터 검색된다. 단계(1411)에서 검색된 수차 보정 파라미터가 촬상 시스템의 제1 SLM(1202)에 적용된다. 또한, 단계(1412)에서, 각 영역에 대하여 수차 보정이 완료되었는지 여부가 결정된다. 만약 그렇지 않다면, 각 영역들에 대하여 단계들(1407~1411)이 반복된다. 마지막으로, 단계(1413)에서 각 영역에 대응하는 이미지들이 최종 합성 이미지를 생성하기 위하여 사용된다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른, 포비에이션 스팟(foveation spot)을 공간적으로(spatially) 오토 포커싱하기 위한 하나 이상의 SLM을 이용하여 관심 영역 내의 하나 이상의 대상을 오토 포커싱하는 것을 가능하게 하는 방법의 순서도이다. 단계(1501)에서, 포커싱된 대상을 확인하는 것에 있어 시선 정보(gaze information)에서의 이동 또는 포인팅 장치 정보의 변화 중 적어도 하나를 촬상 시스템에 전달함으로써 하나 이상의 포비에이션 스팟이 선택된다. 사용자가 스크린 상의 어디를 보고 있는지에 대한 정보(사용자의 시선 또는 사용자의 손에서 비디오 스크린을 가리키는 것에 사용되는 포인터를 감지하는 장치로부터 획득된)에 대응하는 시선 정보가 획득되고 SLM을 포함하는 비디오 카메라로 전송된다. 이는 비디오 프레임의 관심 영역을 형성한다. 이러한 정보에 기초하여 SLM 내의 세그먼트 렌즈를 형성함으로써 관심 영역 내의 대상을 포커싱하도록 SLM 위상 프로파일이 변화된다. 단계(1502)에서 선택된 포비에이션 스팟을 공간적으로 오토 포커싱하기 위하여 제어 신호가 SLM의 하나 이상의 소자에 대하여 인가된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
101: 광 변조 소자
103: 전극
201: 렌즈 202: SLM
203: 카메라 센서 301: 다이
302: 렌즈 시스템
201: 렌즈 202: SLM
203: 카메라 센서 301: 다이
302: 렌즈 시스템
Claims (10)
- 촬상 시스템에서 하나 이상의 렌즈에 의하여 관심 영역(region of interest) 내의 하나 이상의 대상을 포커싱하고,
하나 이상의 공간 광변조 소자(Spatial Light Modulator, SLM)을 이용하여, 상기 관심 영역 내의 상기 하나 이상의 대상에 대한 공간적으로 가변하는 오토 포커싱을 가능하게 하되, 상기 관심 영역 내에서 적어도 하나 이상의 상기 대상은 초점 외(out of focus)이고,
카메라 센서에 의하여 상기 관심 영역 내의 상기 포커싱(focused) 및 오토 포커싱된(auto focused) 대상을 촬영하는 것을 포함하는, 촬상 시스템을 이용한 하나 이상의 대상에 대하여 공간적으로 가변하는 오토 포커싱 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 하나 이상의 SLM는 하나 이상의 세그먼트를 포함하는, 촬상 시스템을 이용한 하나 이상의 대상에 대하여 공간적으로 가변하는 오토 포커싱 방법. - 제 2항에 있어서,
상기 적어도 하나의 SLM 및 상기 SLM에 포함되는 상기 각각의 세그먼트에 제어 신호를 인가하고,
상기 인가된 제어 신호를 이용하여, 상기 SLM에 포함되는 상기 각각의 세그먼트들의 굴절률 및 상기 SLM에 포함되는 상기 각각의 세그먼트 상으로 입사되는 광의 위상(phase)을 조절하는 것을 더 포함하는, 촬상 시스템을 이용한 하나 이상의 대상에 대하여 공간적으로 가변하는 오토 포커싱 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 SLM을 이용하여 상기 관심 영역 내의 상기 하나 이상의 대상의 오토 포커싱을 가능하게 하는 것은,
조사 대상인 웨이퍼 다이의 Z맵을 획득하고,
상기 카메라 센서 상에서 상기 조사 대상인 웨이퍼 다이의 오토 포커싱을 가능하게 하는 상기 다이의 Z맵에 기초하여 이에 대응하는 제어 신호를 확인하여 상기 SLM의 초점 거리를 조정하고,
상기 다이의 Z맵 및 상기 초점 거리의 조정값을 이용하여, 상기 SLM의 각각의 세그먼트에 대하여 각각 다른 초점 거리를 제공하도록 상기 제어 신호를 동적으로 가변(dynamically varying)시키는 것을 포함하는, 촬상 시스템을 이용한 하나 이상의 대상에 대하여 공간적으로 가변하는 오토 포커싱 방법. - 제 4항에 있어서,
상기 조상 대상인 웨이퍼 다이의 Z맵을 획득하는 것은,
상기 조사 대상인 웨이퍼 다이의 단면도를 분석하여 상기 다이의 Z높이를 획득하고,
미리 정해진 허용 착란원(acceptable circle of confusion)에 기초하여 상기 다이의 Z높이를 양자화하는 것을 포함하는 촬상 시스템을 이용한 하나 이상의 대상에 대하여 공간적으로 가변하는 오토 포커싱 방법. - 제 4항에 있어서,
상기 다이의 Z맵에 기초하여 이에 대응하는 제어 신호를 확인하여 상기 SLM의 초점 거리를 조정하는 것은,
SLM의 초점 거리를 조정하도록 카메라 시스템으로부터 미리 정해진 거리에 상기 Z높이를 갖는 상기 다이를 위치시키고,
상기 촬상 시스템의 상기 SLM의 각각의 세그먼트에 대한 상기 제어 신호를 최적화하여, 상기 카메라 센서로 미리 정해진 명확성을 갖는 이미지를 촬영하도록 상기 SLM의 상기 각각의 세그먼트의 위상 변화를 발생시키고,
상기 최적화된 제어 신호 및 이에 대응하는 상기 다이의 Z맵의 상기 SLM의 각각의 세그먼트의 위상 변화를, 상기 촬상 시스템의 메모리에 저장하는 것을 포함하는 촬상 시스템을 이용한 하나 이상의 대상에 대하여 공간적으로 가변하는 오토 포커싱 방법. - 관심 영역 내에서 하나 이상의 대상을 포커싱하는 하나 이상의 렌즈;
상기 관심 영역 내 하나 이상의 대상들의 오토 포커싱을 가능하게 하는 하나 이상의 SLM으로, 상기 하나 이상의 대상은 상기 하나 이상의 렌즈에 의하여 초점 외인 SLM; 및
상기 관심 영역 내 상기 포커싱된 대상과 상기 오토 포커싱된 대상을 촬영하는 카메라 센서를 포함하는 촬상 시스템. - 제 7항에 있어서,
상기 SLM은,
입사광의 특성을 변화시키는 개별적으로 어드레스 가능한(addressable) 복수의 세그먼트 어레이를 포함하되, 상기 세그먼트는 가동 소자(movable element)와 고정 소자(stationary element) 중 적어도 하나를 포함하는 촬상 시스템. - 제 7항에 있어서,
오토 포커싱을 가능하게 하기 위한 상기 렌즈 및 개구 마스크(aperture mask)에 의해 생성된 하나 이상의 부분적인 이미지의 중첩(overlap)을 최대화하기 위한 위상 감지 조립체(phase detection assembly)를 더 포함하는 촬상 시스템. - 제 9항에 있어서,
상기 위상 감지 조립체는,
상기 카메라 센서로부터 피드백을 제공하여 상기 관심 영역 내 초점을 최적화하여, 상기 SLM이 상기 관심 영역을 포커싱하는 최적 초점 거리를 갖는 렌즈로 전환되도록 상기 SLM 소자의 위상 설정으로 상기 SLM을 부호화하는 포커스 변화 피드백 모듈 및,
상기 카메라 센서와 상기 포커스 변화 비드백 모듈과 연결되어 촬영된 이미지를 처리하는 이미지 프로세싱 모듈을 포함하는 촬상 시스템.
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| JP3893809B2 (ja) * | 1999-09-29 | 2007-03-14 | コニカミノルタフォトイメージング株式会社 | 焦点位置を変更できる空間変調ユニット、光束偏向装置、焦点検出装置、およびカメラ |
| US7127098B2 (en) * | 2001-09-13 | 2006-10-24 | Hitachi, Ltd. | Image detection method and its apparatus and defect detection method and its apparatus |
| US6707534B2 (en) * | 2002-05-10 | 2004-03-16 | Anvik Corporation | Maskless conformable lithography |
| US7525659B2 (en) * | 2003-01-15 | 2009-04-28 | Negevtech Ltd. | System for detection of water defects |
| US8411194B2 (en) * | 2005-08-22 | 2013-04-02 | Texas Instruments Incorporated | Methods for combining camera and projector functions in a single device |
| US7551154B2 (en) * | 2005-09-15 | 2009-06-23 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Image display system and method |
| WO2007127758A2 (en) * | 2006-04-24 | 2007-11-08 | Displaytech, Inc | Spatial light modulators with changeable phase masks for use in holographic data storage |
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| DE102008041821A1 (de) * | 2008-09-04 | 2010-03-11 | Leica Microsystems (Schweiz) Ag | Videoadapter für eine Mikroskopkamera |
| US9025136B2 (en) * | 2008-09-23 | 2015-05-05 | Applied Materials, Inc. | System and method for manufacturing three dimensional integrated circuits |
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| NL2007765A (en) * | 2010-11-12 | 2012-05-15 | Asml Netherlands Bv | Metrology method and inspection apparatus, lithographic system and device manufacturing method. |
| US20120242795A1 (en) * | 2011-03-24 | 2012-09-27 | Paul James Kane | Digital 3d camera using periodic illumination |
| US8581929B1 (en) * | 2012-06-05 | 2013-11-12 | Francis J. Maguire, Jr. | Display of light field image data using a spatial light modulator at a focal length corresponding to a selected focus depth |
| US9696264B2 (en) * | 2013-04-03 | 2017-07-04 | Kla-Tencor Corporation | Apparatus and methods for determining defect depths in vertical stack memory |
| WO2014169148A1 (en) * | 2013-04-10 | 2014-10-16 | Eyenetra, Inc. | Methods and apparatus for refractive condition assessment |
| WO2015077355A1 (en) * | 2013-11-19 | 2015-05-28 | Washington University | Systems and methods of grueneisen-relaxation photoacoustic microscopy and photoacoustic wavefront shaping |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11575821B2 (en) | 2018-09-21 | 2023-02-07 | Lg Innotek Co., Ltd. | Camera device having first and second cameras, and method of operating same |
| WO2023177064A1 (ko) * | 2022-03-14 | 2023-09-21 | 삼성전자 주식회사 | 부호화 이미지로부터 깊이 맵을 획득하는 전자 장치 및 그 동작 방법 |
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