KR20170040911A - 멀티-빔 스캐너 및 이를 포함하는 공초점 광학계 - Google Patents

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KR20170040911A
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Abstract

멀티-빔 스캐너는 스캔 렌즈 및 반사 미러를 포함할 수 있다. 상기 스캔 렌즈로 적어도 2개의 광들이 입사될 수 있다. 상기 광들은 상기 스캔 렌즈의 중심으로부터 벗어난 편심 입사 지점들에 입사될 수 있다. 상기 스캔 렌즈는 상기 입사된 광들을 집광할 수 있다. 상기 집광된 광들은 상기 반사 미러로 입사될 수 있다. 따라서, 광들의 입사 지점들이 스캔 렌즈의 중심으로부터 벗어나 있으므로, 하나의 스캔 렌즈를 이용해서 복수개의 광들로 피사체를 스캔할 수 있다. 또한, 스캔 렌즈를 통과한 광들이 반사 미러의 동일한 지점으로 입사되므로, 반사 미러의 두께를 증가시키지 않을 수 있다.

Description

멀티-빔 스캐너 및 이를 포함하는 공초점 광학계{MULTI-BEAM SCANNER AND CONFOCAL OPTICAL SYSTEM}
본 발명은 멀티-빔 스캐너 및 이를 포함하는 공초점 광학계에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 복수개의 광들로 피사체를 스캐닝하는 멀티-빔 스캐너, 및 이러한 멀티-빔 스캐너를 포함하는 공초점 광학계에 관한 것이다.
일반적으로, 공초점 광학계를 이용한 검사 장치나 현미경은 광으로 피사체를 스캔하여 화상을 취득할 수 있다. 고속 스캔을 위해서, 복수개의 광들으로 피사체를 스캔하는 멀티-빔 스캐너가 연구되고 있다.
관련 기술들에 따르면, 하나의 폴리건 미러와 복수개의 스캔 렌즈들을 이용해서 복수개의 광들로 피사체를 스캔할 수 있다. 즉, 광은 스캔 렌즈의 중심을 통과하게 되므로, 광들의 수와 대응하는 스캔 렌즈들이 필요할 수 있다. 따라서, 멀티-빔 스캐너는 복수개의 스캔 렌즈들로 인해서 복잡한 구조를 가질 수 있다. 또한, 광들 간의 간섭 방지를 위해서, 광들은 서로 다른 수평면에 위치하는 광경로들을 가질 수 있다. 이로 인하여, 복수개의 광을 반사하는 폴리건 미러는 두꺼운 두께를 가질 수 있다.
본 발명은 간단한 구조를 갖는 멀티-빔 스캐너를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기된 멀티-빔 스캐너를 포함하는 공초점 광학계도 제공한다.
본 발명의 일 견지에 따른 멀티-빔 스캐너는 스캔 렌즈 및 반사 미러를 포함할 수 있다. 상기 스캔 렌즈로 적어도 2개의 광들이 입사될 수 있다. 상기 광들은 상기 스캔 렌즈의 중심으로부터 벗어난 편심 입사 지점들에 입사될 수 있다. 상기 스캔 렌즈는 상기 입사된 광들을 집광할 수 있다. 상기 집광된 광들은 상기 반사 미러로 입사될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 집광된 광들은 상기 반사 미러의 동일한 지점에 입사될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 편심 입사 지점들은 동일한 수평면 상에 위치할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 반사 미러는 상기 집광된 광들을 상기 스캔 렌즈로 반사할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 반사 미러로부터 반사된 상기 광들은 상기 편심 입사 지점들과 다른 상기 스캔 렌즈의 편심 출사 지점들을 통과하여 평면형 광들로 전환될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 편심 출사 지점들은 동일 수평면 상에 위치할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 반사 미러는 복수개의 반사면들을 가지면서 수직축을 기준으로 회전되는 폴리건 미러를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 반사 미러는 하나의 반사면을 가지면서 수직축을 중심으로 정회전과 역회전을 반복하는 갈바노(galvano) 미러를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 멀티-빔 스캐너는 상기 광들을 부분적으로 투과시키는 빔 스플리터들, 및 상기 빔 스플리터들을 투과한 상기 광들을 상기 스캔 렌즈의 편심 입사 지점들을 향해 반사하는 경사 미러들을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 멀티-빔 스캐너는 상기 빔 스플리터들과 상기 경사 미러들 각각의 사이에 배치되어, 상기 빔 스플리터들을 투과한 상기 광들을 상기 경사 미러들을 향해 집광하는 볼록 렌즈들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 견지에 따른 공초점 광학계는 스캔 렌즈, 반사 미러, 대물 렌즈 및 검출부들을 포함할 수 있다. 상기 스캔 렌즈는 적어도 2개의 광들이 입사되는 편심 입사 지점들을 가질 수 있다. 상기 스캔 렌즈는 상기 입사된 광들을 집광할 수 있다. 상기 반사 미러는 상기 집광된 광들을 상기 스캔 렌즈로 반사할 수 있다. 상기 대물 렌즈는 상기 스캔 렌즈와 피사체 사이에 배치될 수 있다. 상기 검출부들은 상기 피사체로부터 반사된 광들을 검출할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 공초점 광학계는 상기 대물 렌즈와 상기 스캔 렌즈 사이에 배치되어 상기 광들을 상기 대물 렌즈를 향해서 집광하는 제 2 대물 렌즈를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 반사 미러는 복수개의 반사면들을 가지면서 수직축을 기준으로 회전되는 폴리건 미러를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 공초점 광학계는 상기 광들을 부분적으로 투과시키는 빔 스플리터들, 및 상기 빔 스플리터들을 투과한 상기 광들을 상기 스캔 렌즈의 편심 입사 위치들을 향해 반사하는 경사 미러들을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 공초점 광학계는 상기 빔 스플리터들과 상기 경사 미러들 각각의 사이에 배치되어, 상기 빔 스플리터들을 투과한 상기 광들을 상기 경사 미러들을 향해 집광하는 볼록 렌즈들을 더 포함할 수 있다.
상기된 본 발명에 따르면, 광들의 입사 지점들이 스캔 렌즈의 중심으로부터 벗어나 있으므로, 하나의 스캔 렌즈를 이용해서 복수개의 광들로 피사체를 스캔할 수 있다. 또한, 스캔 렌즈를 통과한 광들이 반사 미러의 실질적으로 동일한 지점으로 입사되므로, 반사 미러의 두께를 증가시키지 않을 수 있다. 결과적으로, 멀티-빔 스캐너 및 공초점 광학계는 간단한 구조를 가질 수가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티-빔 스캐너를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 멀티-빔 스캐너를 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 멀티-빔 스캐너를 나타낸 정면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티-빔 스캐너를 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 멀티-빔 스캐너를 나타낸 평면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 멀티-빔 스캐너를 나타낸 정면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멀티-빔 스캐너를 나타낸 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 멀티-빔 스캐너를 나타낸 평면도이다.
도 9는 도 7에 도시된 멀티-빔 스캐너를 나타낸 정면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멀티-빔 스캐너를 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멀티-빔 스캐너를 나타낸 사시도이다.
도 12는 도 1에 도시된 멀티-빔 스캐너를 포함하는 공초점 광학계를 나타낸 사시도이다.
도 13은 도 12에 도시된 공초점 광학계를 나타낸 평면도이다.
도 14는 도 12에 도시된 공초점 광학계를 나타낸 정면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
멀티-빔 스캐너
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티-빔 스캐너를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 멀티-빔 스캐너를 나타낸 평면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 멀티-빔 스캐너를 나타낸 정면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 멀티-빔 스캐너(100)는 복수개의 광들을 이용해서 피사체를 스캔할 수 있다. 광은 레이저 빔을 포함할 수 있다. 멀티-빔 스캐너(100)는 제 1 광원(110), 제 2 광원(112), 제 1 빔 스플리터(120), 제 2 빔 스플리터(122), 제 1 볼록 렌즈(130), 제 2 볼록 렌즈(132), 제 1 경사 미러(140), 제 2 경사 미러(142), 스캔 렌즈(150) 및 폴리건 미러(160)를 포함할 수 있다.
스캔 렌즈(150)는 폴리건 미러(160)와 피사체 사이에 배치될 수 있다. 스캔 렌즈(150)는 피사체와 마주볼 수 있다. 따라서, 스캔 렌즈(150)는 수평 중심축을 가질 수 있다.
제 1 광원(110)은 스캔 렌즈(150)와 피사체 사이의 우측부에 배치될 수 있다. 제 1 광원(110)은 스캔 렌즈(150)의 수평 중심축보다 아래에 배치될 수 있다. 제 1 광원(110)은 수평 중심축과 실질적으로 직교하는 제 1 광경로를 따라 직선형의 제 1 광을 출사할 수 있다.
제 1 빔 스플리터(120)는 제 1 광경로 상인 제 1 광원(110)의 전면에 배치될 수 있다. 제 1 빔 스플리터(120)는 제 1 광원(110)으로부터 출사된 제 1 광을 부분적으로 투과시킬 수 있다.
제 1 볼록 렌즈(130)는 제 1 광경로 상인 제 1 빔 스플리터(120)의 전면에 배치될 수 있다. 제 1 볼록 렌즈(130)는 제 1 빔 스플리터(120)를 투과한 제 1 광을 집광할 수 있다.
제 1 경사 미러(140)는 제 1 광경로 상에 배치될 수 있다. 제 1 경사 미러(140)는 제 1 볼록 렌즈(130)에 의해 집광된 제 1 광을 대략 90ㅀ각도로 꺽어서 스캔 렌즈(150)를 향해서 반사할 수 있다. 제 1 경사 미러(140)로부터 반사된 제 1 광은 스캔 렌즈(150)의 수평 중심축과 실질적으로 평행할 수 있다. 제 1 경사 미러(140)로부터 반사된 제 1 광은 스캔 렌즈(150)의 중심으로부터 벗어난 제 1 편심 입사 지점(IP1)에 입사될 수 있다. 제 1 편심 입사 지점(IP1)은 스캔 렌즈(150)의 우측 하부 부분에 위치할 수 있다.
본 실시예에서는, 제 1 광원(110)으로부터 출사된 제 1 광은 폴리건 미러(160)로 직접 입사되지 않고 스캔 렌즈(150)를 경유해서 폴리건 미러(160)로 입사될 수 있다. 또한, 제 1 광은 스캔 렌즈(150)의 중심에 입사되지 않고 스캔 렌즈(150)의 중심으로부터 벗어난 제 1 편심 입사 지점(IP1)에 입사될 수 있다.
본 실시예에서, 제 1 광원(110)은 스캔 렌즈(150)의 수평 중심축에 대해서 실질적으로 직교를 이루는 제 1 광경로를 따라 제 1 광을 조사할 수 있다. 그러나, 제 1 광경로는 수평 중심축과 직교를 이룰 필요는 없을 것이다. 예를 들어서, 제 1 광경로는 수평 중심축과 예각 또는 둔각을 이룰 수도 있다. 이러한 경우, 제 1 경사 미러(140)의 각도 조정을 통해서 제 1 경사 미러(140)로부터 반사된 제 1 광이 수평 중심축과 평행하게 제 1 편심 입사 지점(IP1)으로 입사될 수 있다.
제 2 광원(112)은 스캔 렌즈(150)와 피사체 사이의 좌측부에 배치될 수 있다. 제 2 광원(112)은 스캔 렌즈(150)의 수평 중심축보다 아래에 배치될 수 있다. 제 2 광원(112)은 제 1 광원(110)과 실질적으로 동일한 수평면 상에 위치할 수 있다. 또한, 스캔 렌즈(150)와 제 2 광원(112) 사이의 거리는 스캔 렌즈(150)와 제 1 광원(110) 사이의 거리와 실질적으로 동일할 수 있다. 제 1 광원(112)은 수평 중심축과 실질적으로 직교하는 제 2 광경로를 따라 직선형의 제 2 광을 출사할 수 있다. 제 1 광원(110)과 제 2 광원(112)이 실질적으로 동일 수평면 상에 위치하고 있으므로, 제 2 광경로도 제 1 광경로와 실질적으로 동일한 수평면 상에 위치하게 될 것이다. 특히, 제 1 광경로와 제 2 광경로는 실질적으로 하나의 일직선 상에 위치될 수 있다.
제 2 빔 스플리터(122)는 제 2 광경로 상인 제 2 광원(112)의 전면에 배치될 수 있다. 제 2 빔 스플리터(122)는 제 2 광원(112)으로부터 출사된 제 2 광을 부분적으로 투과시킬 수 있다.
제 2 볼록 렌즈(132)는 제 2 광경로 상인 제 2 빔 스플리터(122)의 전면에 배치될 수 있다. 제 2 볼록 렌즈(132)는 제 2 빔 스플리터(122)를 투과한 제 2 광을 집광할 수 있다.
제 2 경사 미러(142)는 제 2 광경로 상에 배치될 수 있다. 제 2 경사 미러(142)는 제 2 볼록 렌즈(132)에 의해 집광된 제 2 광을 대략 90ㅀ각도로 꺽어서 스캔 렌즈(150)를 향해서 반사할 수 있다. 제 2 경사 미러(142)로부터 반사된 제 2 광은 스캔 렌즈(150)의 수평 중심축과 실질적으로 평행할 수 있다. 제 2 경사 미러(142)로부터 반사된 제 2 광은 스캔 렌즈(150)의 중심으로부터 벗어난 제 2 편심 입사 지점(IP2)에 입사될 수 있다. 제 2 편심 입사 지점(IP2)은 스캔 렌즈(150)의 좌측 하부 부분에 위치될 수 있다. 제 1 광경로와 제 2 광경로가 실질적으로 동일한 수평면 상에 위치하고 있으므로, 제 1 편심 입사 지점(IP1)과 제 2 편심 입사 지점(IP2)도 실질적으로 동일한 수평면 상에 위치될 것이다.
또한, 제 1 빔 스플리터(120), 제 1 볼록 렌즈(130) 및 제 1 경사 미러(140), 제 2 빔 스플리터(122), 제 2 볼록 렌즈(132) 및 제 2 경사 미러(142)는 상기 수평면 상에 위치할 수 있다.
본 실시예에서는, 제 2 광원(112)으로부터 출사된 제 2 광은 폴리건 미러(160)로 직접 입사되지 않고 스캔 렌즈(150)를 경유해서 폴리건 미러(160)로 입사될 수 있다. 또한, 제 2 광은 스캔 렌즈(150)의 중심에 입사되지 않고 스캔 렌즈(150)의 중심으로부터 벗어난 제 2 편심 입사 지점(IP2)에 입사될 수 있다.
본 실시예에서, 제 2 광원(112)은 스캔 렌즈(150)의 수평 중심축에 대해서 실질적으로 직교를 이루는 제 2 광경로를 따라 제 2 광을 조사할 수 있다. 그러나, 제 2 광경로는 수평 중심축과 직교를 이룰 필요는 없을 것이다. 예를 들어서, 제 2 광경로는 수평 중심축과 예각 또는 둔각을 이룰 수도 있다. 이러한 경우, 제 2 경사 미러(142)의 각도 조정을 통해서 제 2 경사 미러(142)로부터 반사된 제 2 광이 수평 중심축과 평행하게 제 2 편심 입사 지점(IP2)으로 입사될 수 있다.
스캔 렌즈(150)는 하나일 수 있다. 특히, 광들의 수와 상관없이 멀티-빔 스캐너(100)는 오직 하나의 스캔 렌즈(150)만을 포함할 수 있다. 스캔 렌즈(150)는 볼록 렌즈를 포함할 수 있다. 따라서, 스캔 렌즈(150)의 제 1 편심 입사 지점(IP1)을 투과한 제 1 광과 제 2 편심 입사 지점(IP2)을 투과한 제 2 광은 폴리건 미러(160)의 하나의 지점에 집광될 수 있다.
폴리건 미러(160)는 제 1 광과 제 2 광을 스캔 렌즈(150)를 향해서 반사하는 반사 미러일 수 있다. 폴리건 미러(160)는 수직축을 중심으로 한 방향으로 회전될 수 있다. 폴리건 미러(160)는 제 1 광과 제 2 광을 반사하는 복수개의 반사면들을 가질 수 있다. 스캔 렌즈(150)의 제 1 편심 입사 지점(IP1)을 투과한 제 1 광과 제 2 편심 입사 지점(IP2)을 투과한 제 2 광은 폴리건 미러(160)의 반사면들 중 어느 한 반사면에 집광될 수 있다. 특히, 제 1 편심 입사 지점(IP1)과 제 2 편심 입사 지점(IP2)는 실질적으로 동일한 수평면 상에 위치하고 있으므로, 제 1 광과 제 2 광은 폴리건 미러(160)의 하나의 반사면에 중첩될 수 있다. 특히, 제 1 광과 제 2 광은 폴리건 미러(160)의 실질적으로 동일한 지점에 입사될 수 있다. 이와 같이, 제 1 광과 제 2 광이 스캔 렌즈(150)에 의해서 폴리건 미러(160)의 반사면의 동일한 지점에 집광될 수 있으므로, 광들의 수에 따라 폴리건 미러(160)의 두께를 증가시킬 필요가 없게 될 수 있다. 결과적으로, 폴리건 미러(160)는 얇은 두께를 가질 수 있다.
또한, 스캔 각도는 폴리건 미러(160)의 반사면 수와 반비례할 수 있다. 따라서, 폴리건 미러(160)의 반사면 수가 증가할수록 스캔 각도는 감소하지만, 1회전 당 스캔할 수 있는 횟수는 증가될 수 있다. 그러므로, 폴리건 미러(160)의 반사면 수를 증가시키는 것에 의해서 피사체를 스캐닝하는 시간을 단축시킬 수 있다.
폴리건 미러(160)의 반사면으로부터 반사된 제 1 광은 스캔 렌즈(150)의 제 1 편심 출사 지점(EP1)을 통해서 출사될 수 있다. 제 1 편심 출사 지점(EP1)은 스캔 렌즈(150)의 좌측 상부 부분에 위치될 수 있다. 제 1 편심 출사 지점(EP1)을 통해서 출사된 광은 평면 형상으로 전환될 수 있다.
폴리건 미러(160)의 반사면으로부터 반사된 제 2 광은 스캔 렌즈(150)의 제 2 편심 출사 지점(EP2)을 통해서 출사될 수 있다. 제 2 편심 출사 지점(EP2)은 스캔 렌즈(150)의 우측 상부 부분에 위치될 수 있다. 제 2 편심 출사 지점(EP2)을 통해서 출사된 광은 평면 형상으로 전환될 수 있다. 제 1 편심 출사 지점(EP1)과 제 2 편심 출사 지점(EP2)은 실질적으로 동일한 수평면 상에 위치될 수 있다. 따라서, 평면형 제 1 및 제 2 광들도 실질적으로 동일한 수평면을 따라 피사체로 입사될 수 있다.
이와 같이, 스캔 렌즈(150)의 제 1 및 제 2 편심 입사 지점(IP1, IP2)들은 제 1 및 제 2 편심 출사 지점(EP1, EP2)들과 서로 다른 수평면들 상에 위치하게 되므로, 하나의 스캔 렌즈(150)만을 이용해서 복수개의 멀티-빔들로 피사체를 스캐닝할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티-빔 스캐너를 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 멀티-빔 스캐너를 나타낸 평면도이며, 도 6은 도 4에 도시된 멀티-빔 스캐너를 나타낸 정면도이다.
본 실시예에 따른 멀티-빔 스캐너(100a)는 제 3 광원, 제 3 빔 스플리터, 제 3 볼록 렌즈 및 제 3 경사 미러를 더 포함한다는 점을 제외하고는 도 1에 도시된 멀티-빔 스캐너(100)의 구성요소들과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함할 수 있다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략할 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 제 2 광원(112)은 제 1 광원(110)보다 스캔 렌즈(150)에 인접하게 배치될 수 있다. 따라서, 스캔 렌즈(150)와 제 2 광원(112) 사이의 거리는 스캔 렌즈(150)와 제 1 광원(110) 사이의 거리보다 짧을 수 있다.
또한, 제 2 경사 미러(142)는 스캔 렌즈(150)의 중심의 하부를 향하는 위치에 배치될 수 있다. 따라서, 제 2 경사 미러(142)로부터 반사된 제 2 광이 입사되는 제 2 편심 입사 지점(IP2)은 스캔 렌즈(150)의 중앙 하부 부분에 위치될 수 있다.
제 3 광원(114)은 스캔 렌즈(150)와 피사체 사이의 우측부에 배치될 수 있다. 제 3 광원(114)은 스캔 렌즈(150)의 수평 중심축보다 아래에 배치될 수 있다. 제 3 광원(114)은 제 1 및 제 2 광원(110, 112)과 실질적으로 동일한 수평면 상에 위치할 수 있다. 제 3 광원(114)은 수평 중심축과 실질적으로 직교하는 제 3 광경로를 따라 직선형의 제 3 광을 출사할 수 있다. 제 2 광경로는 제 1 광경로와 제 3 광경로 사이에 위치될 수 있다.
제 3 빔 스플리터(124)는 제 3 광경로 상인 제 3 광원(114)의 전면에 배치될 수 있다. 제 3 빔 스플리터(124)는 제 3 광원(114)으로부터 출사된 제 3 광을 부분적으로 투과시킬 수 있다.
제 3 볼록 렌즈(134)는 제 3 광경로 상인 제 3 빔 스플리터(124)의 전면에 배치될 수 있다. 제 3 볼록 렌즈(134)는 제 3 빔 스플리터(124)를 투과한 제 3 광을 집광할 수 있다.
제 3 경사 미러(144)는 제 3 광경로 상에 배치될 수 있다. 제 3 경사 미러(144)는 제 3 볼록 렌즈(134)에 의해 집광된 제 3 광을 대략 90ㅀ각도로 꺽어서 스캔 렌즈(150)를 향해서 반사할 수 있다. 제 3 경사 미러(144)로부터 반사된 제 3 광은 스캔 렌즈(150)의 수평 중심축과 실질적으로 평행할 수 있다. 제 3 경사 미러(144)로부터 반사된 제 3 광은 스캔 렌즈(150)의 중심으로부터 벗어난 제 3 편심 입사 지점(IP3)에 입사될 수 있다. 제 3 편심 입사 지점(IP3)은 스캔 렌즈(150)의 좌측 하부 부분에 위치될 수 있다.
스캔 렌즈(150)의 제 1 편심 입사 지점(IP1)을 투과한 제 1 광, 제 2 편심 입사 지점(IP2)을 투과한 제 2 광, 및 제 3 편심 입사 지점(IP3)을 투과한 제 3 광은 폴리건 미러(160)의 하나의 반사면에 집광될 수 있다.
폴리건 미러(160)의 반사면으로부터 반사된 제 1 광은 스캔 렌즈(150)의 제 1 편심 출사 지점(EP1)을 통해서 출사될 수 있다. 제 1 편심 출사 지점(EP1)은 스캔 렌즈(150)의 좌측 상부 부분에 위치될 수 있다. 제 1 편심 출사 지점(EP1)을 통해서 출사된 광은 평면 형상으로 전환될 수 있다.
폴리건 미러(160)의 반사면으로부터 반사된 제 2 광은 스캔 렌즈(150)의 제 2 편심 출사 지점(EP2)을 통해서 출사될 수 있다. 제 2 편심 출사 지점(EP2)은 스캔 렌즈(150)의 중앙 상부 부분에 위치될 수 있다. 제 2 편심 출사 지점(EP2)을 통해서 출사된 광은 평면 형상으로 전환될 수 있다.
폴리건 미러(160)의 반사면으로부터 반사된 제 3 광은 스캔 렌즈(150)의 제 3 편심 출사 지점(EP3)을 통해서 출사될 수 있다. 제 3 편심 출사 지점(EP3)은 스캔 렌즈(150)의 우측 상부 부분에 위치될 수 있다. 제 3 편심 출사 지점(EP3)을 통해서 출사된 광은 평면 형상으로 전환될 수 있다.
본 실시예들에서는, 동일 수평면 상에 위치한 2개 또는 3개의 광들로 피사체를 예시하는 것으로 설명하였으나, 광들의 수는 2개 또는 3개로 국한되지 않고 4개 이상일 수도 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멀티-빔 스캐너를 나타낸 사시도이고, 도 8은 도 7에 도시된 멀티-빔 스캐너를 나타낸 평면도이며, 도 9는 도 7에 도시된 멀티-빔 스캐너를 나타낸 정면도이다.
본 실시예에 따른 멀티-빔 스캐너(100b)는 제 1 광경로와 제 2 광경로의 위치 변경을 제외하고는 도 1에 도시된 멀티-빔 스캐너(100)의 구성요소들과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함할 수 있다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략할 수 있다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 제 2 광원(112)이 제 1 광원(110)보다 높은 수평면 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 제 2 빔 스플리터(122), 제 2 볼록 렌즈(132) 및 제 2 경사 미러(142)도 제 1 빔 스플리터(120), 제 1 볼록 렌즈(130) 및 제 1 경사 미러(140)보다 높은 수평면 상에 배치될 수 있다. 즉, 제 2 광경로가 제 1 광경로보다 높은 수평면 상에 위치될 수 있다.
상기와 같은 배열에 의해서, 스캔 렌즈(150)의 제 2 편심 입사 지점(IP2)은 스캔 렌즈(150)의 제 1 편심 입사 지점(IP1)보다 높게 위치될 것이다. 반면에, 스캔 렌즈(150)의 제 2 편심 출사 지점(EP2)은 스캔 렌즈(150)의 제 1 편심 출사 지점(EP1)보다 낮게 위치될 것이다. 그러므로, 본 실시예의 멀티-빔 스캐너(100b)는 수직 방향을 따라 평행한 적어도 2개의 광들로 피사체를 스캐닝할 수 있다.
본 실시예에서는, 수직 방향을 따라 평행하게 배열된 2개의 광들을 예시적으로 설명하였으나, 수직 방향을 따라 평행한 광들의 수는 2개로 국한되지 않음은 당업자에게 자명할 것이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멀티-빔 스캐너를 나타낸 사시도이다.
본 실시예에 따른 멀티-빔 스캐너(100c)는 제 2 스캔 렌즈를 더 포함한다는 점을 제외하고는 도 1에 도시된 멀티-빔 스캐너(100)의 구성요소들과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함할 수 있다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략할 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 실시예의 멀티-빔 스캐너(100c)는 제 2 스캔 렌즈(152)를 더 포함할 수 있다. 제 2 스캔 렌즈(152)는 스캔 렌즈(150)의 측부에 배치될 수 있다.
폴리건 미러(160)로부터 반사된 광들은 제 2 스캔 렌즈(152)로 입사될 수 있다. 따라서, 제 2 스캔 렌즈(152)는 제 1 편심 출사 지점(EP1)과 제 2 편심 출사 지점(EP2)을 가질 수 있다. 제 2 스캔 렌즈(152)의 제 1 편심 출사 지점(EP1)과 제 2 편심 출사 지점(EP2)은 도 1에 도시된 스캔 렌즈(150)의 제 1 편심 출사 지점(EP1)과 제 2 편심 출사 지점(EP2)과 각각 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서, 제 2 스캔 렌즈(152)의 제 1 편심 출사 지점(EP1)과 제 2 편심 출사 지점(EP2)에 대한 반복 설명은 생략할 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멀티-빔 스캐너를 나타낸 사시도이다.
본 실시예에 따른 멀티-빔 스캐너(100d)는 반사 미러를 제외하고는 도 1에 도시된 멀티-빔 스캐너(100)의 구성요소들과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함할 수 있다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략할 수 있다.
도 11을 참조하면, 본 실시예의 반사 미러는 갈바노(galvano) 미러(162)를 포함할 수 있다. 갈바노 미러(162)는 하나의 반사면을 가질 수 있다. 갈바노 미러(162)는 수직축을 중심으로 정회전과 역회전을 반복하여 반사면의 각도를 계속적으로 변화시킬 수 있다.
다른 실시예로서, 도면에 도시하지는 않았지만, 반사 미러는 MEMS 미러를 포함할 수도 있다. MEMS 미러는 초당 수천 번을 움직여서 광을 반사할 수 있다. 갈바노 미러(162) 또는 MEMS 미러는 도 4에 도시된 멀티-빔 스캐너(100a), 도 7에 도시된 멀티-빔 스캐너(100b) 또는 도 10에 도시된 멀티-빔 스캐너(100c)에 적용될 수도 있다.
본 실시예들의 멀티-빔 스캐너는 웨이퍼, 마스크 등과 같은 반도체 검사용, 또는 레이저 프린터용으로 사용될 수 있다. 상기된 용도 이외에도 멀티-빔 스캐너는 다른 여러 가지 용도들로 사용될 수도 있다.
공초점 광학계
도 12는 도 1에 도시된 멀티-빔 스캐너를 포함하는 공초점 광학계를 나타낸 사시도이고, 도 13은 도 12에 도시된 공초점 광학계를 나타낸 평면도이며, 도 14는 도 12에 도시된 공초점 광학계를 나타낸 정면도이다.
도 12 내지 도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 공초점 광학계(200)는 제 1 광원(110), 제 2 광원(112), 제 1 빔 스플리터(120), 제 2 빔 스플리터(122), 제 1 볼록 렌즈(130), 제 2 볼록 렌즈(132), 제 1 경사 미러(140), 제 2 경사 미러(142), 스캔 렌즈(150), 폴리건 미러(160), 대물 렌즈(170), 제 2 대물 렌즈(180), 제 1 검출부(190) 및 제 2 검출부(192)를 포함할 수 있다.
제 1 광원(110), 제 2 광원(112), 제 1 빔 스플리터(120), 제 2 빔 스플리터(122), 제 1 볼록 렌즈(130), 제 2 볼록 렌즈(132), 제 1 경사 미러(140), 제 2 경사 미러(142), 스캔 렌즈(150), 폴리건 미러(160)를 포함하는 멀티-빔 스캐너는 도 1에 도시된 멀티-빔 스캐너(100)와 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서, 멀티-빔 스캐너에 대한 반복 설명은 생략할 수 있다. 다른 실시예로서, 공초점 광학계(200)는 도 1에 도시된 멀티-빔 스캐너(100) 대신에 도 4에 도시된 멀티-빔 스캐너(100a), 도 7에 도시된 멀티-빔 스캐너(100b), 도 10에 도시된 멀티-빔 스캐너(100c) 또는 도 11에 도시된 멀티-빔 스캐너(100d)를 포함할 수도 있다.
대물 렌즈(170)는 스캔 렌즈(150)와 피사체 사이에 배치될 수 있다. 제 2 대물 렌즈(180)는 대물 렌즈(170)와 스캔 렌즈(150) 사이에 배치될 수 있다. 제 2 대물 렌즈는 스캔 렌즈(150)를 통과한 평면형의 제 1 및 제 2 광들을 축소시킬 수 있다. 축소된 제 1 및 제 2 광들은 대물 렌즈(170)로 입사될 수 있다. 대물 렌즈(170)를 통과한 제 1 및 제 2 광들은 피사체로 입사되어, 피사체를 스캐닝할 수 있다. 다른 실시예로서, 대물 렌즈(170)가 제 2 대물 렌즈(180)의 기능을 포함한다면, 공초점 광학계(200)는 제 2 대물 렌즈(180)를 포함하지 않을 수도 있다.
피사체로부터 반사된 제 1 및 제 2 광들은 다시 대물 렌즈(170)로 입사될 수 있다. 대물 렌즈(170)는 제 1 및 제 2 광들 중에서 피사체와 초점이 일치되는 제 1 및 제 2 광들만을 취출할 수 있다. 취출된 제 1 및 제 2 광들은 제 2 대물 렌즈(180)와 스캔 렌즈(150)를 지나서 폴리건 미러(160)로 입사될 수 있다.
폴리건 미러(160)는 제 1 및 제 2 광들을 스캔 렌즈(150)를 향해서 반사시킬 수 있다. 반사된 제 1 및 제 2 광들은 제 1 및 제 2 반사 미러(140, 142), 제 1 및 제 2 볼록 렌즈(130, 132), 제 1 및 제 2 빔 스플리터(120, 122)들을 각각 경유해서 제 1 및 제 2 검출부(190, 192)들로 입사될 수 있다.
이와 같이, 공초점 광학계는 광들의 수와 상관없이 오직 하나의 스캔 렌즈, 및 얇은 두께의 폴리건 미러를 포함하게 되므로, 공초점 광학계는 간단한 구조를 가질 수 있다. 이러한 공초점 광학계는 공초점 현미경으로 활용될 수 있다.
상기된 본 실시예들에 따르면, 광들의 입사 지점들이 스캔 렌즈의 중심으로부터 벗어나 있으므로, 하나의 스캔 렌즈를 이용해서 복수개의 광들로 피사체를 스캔할 수 있다. 또한, 광들이 입사되는 스캔 렌즈의 편심 입사 지점들이 실질적으로 동일한 수평면 상에 위치하므로, 반사 미러의 두께를 증가시키지 않을 수 있다. 결과적으로, 멀티-빔 스캐너 및 공초점 광학계는 간단한 구조를 가질 수가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 ; 제 1 광원 112 ; 제 1 광원
120 ; 제 1 빔 스플리터 122 ; 제 2 빔 스플리터
130 ; 제 1 볼록 렌즈 132 ; 제 2 볼록 렌즈
140 ; 제 1 경사 미러 142 ; 제 2 경사 미러
150 ; 스캔 렌즈 160 ; 폴리건 미러
162 ; 갈바노 미러 170 ; 대물 렌즈
180 ; 제 2 대물 렌즈 190 ; 제 1 검출부
192 ; 제 2 검출부

Claims (10)

  1. 적어도 2개의 광들이 입사되고, 상기 입사된 광들을 집광하는 스캔 랜즈; 및
    상기 집광된 광들이 입사되는 반사 미러를 포함하고,
    상기 광들은 상기 스캔 렌즈의 중심으로부터 벗어난 편심 입사 지점들에 입사되는 멀티-빔 스캐너.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 집광된 광들은 상기 반사 미러의 동일한 지점에 입사되는 멀티-빔 스캐너.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 편심 입사 지점들은 동일한 수평면 상에 위치하는 멀티-빔 스캐너.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 반사 미러는 상기 집광된 광들을 상기 스캔 렌즈로 반사하는 멀티-빔 스캐너.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 반사 미러로부터 반사된 상기 광들은 상기 편심 입사 지점들과 다른 상기 스캔 렌즈의 편심 출사 지점들을 통과하여 평면형 광들로 전환되는 멀티-빔 스캐너.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 편심 출사 지점들은 동일 수평면 상에 위치하는 멀티-빔 스캐너.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 반사 미러는 복수개의 반사면들을 가지면서 수직축을 기준으로 회전되는 폴리건 미러를 포함하는 멀티-빔 스캐너.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광들을 부분적으로 투과시키는 빔 스플리터들;
    상기 빔 스플리터들을 투과한 상기 광들을 상기 스캔 렌즈의 편심 입사 지점들을 향해 반사하는 경사 미러들; 및
    상기 빔 스플리터들과 상기 경사 미러들 각각의 사이에 배치되어, 상기 빔 스플리터들을 투과한 상기 광들을 상기 경사 미러들을 향해 집광하는 볼록 렌즈들을 더 포함하는 멀티-빔 스캐너.
  9. 적어도 2개의 광들이 입사되는 편심 입사 지점들을 갖고, 상기 입사된 광들을 집광하는 스캔 랜즈;
    상기 집광된 광들을 상기 스캔 렌즈로 반사하는 반사 미러;
    상기 스캔 렌즈와 피사체 사이에 배치된 대물 렌즈; 및
    상기 피사체로부터 반사된 광들을 검출하는 검출부들을 포함하는 공초점 광학계.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 대물 렌즈와 상기 스캔 렌즈 사이에 배치되어 상기 광들을 상기 대물 렌즈를 향해서 집광하는 제 2 대물 렌즈를 더 포함하는 공초점 광학계.
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