KR20190032457A - 스캐닝 리플렉터의 진폭을 측정하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

스캐닝 리플렉터의 진폭을 측정하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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KR20190032457A
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상하이 마이크로 일렉트로닉스 이큅먼트(그룹) 컴퍼니 리미티드
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Abstract

스캐닝 리플렉터의 진폭을 측정하기 위한 장치 및 방법이 제공된다. 스캐닝 리플렉터의 진폭을 측정하기 위한 장치는, 광학 신호를 출력하기 위한 광원(20); 광원(20)에 의해 출력된 광학 신호의 광 스폿의 형상 및 크기를 수정하기 위한 조리개(21); 측정될 스캐닝 미러를 위치시키기 위한 스캐닝 미러 리테이너(22) - 스캐닝 미러(22)는 위치된 후에, 주기적으로 광학 신호를 반사할 수 있음 -; 적어도 3개의 센싱 요소를 포함하고, 스캐닝 리플렉터(22)에 의해 반사된 광학 신호를 검출 및 수집하도록 구성되는 광전 센서(23); 및 스캐닝 리플렉터(22)의 진폭을 획득하기 위해 광전 센서(23)에 의해 수집된 신호를 처리하도록 구성된 신호 수집 및 처리 디바이스(24)를 포함한다. 따라서, 스캐닝 리플렉터(22)의 성능을 결정하기 위해 스캐닝 리플렉터(22)가 사용되기 전에 스캐닝 리플렉터(22)의 특성은 용이하게 측정될 수 있다.

Description

스캐닝 리플렉터의 진폭을 측정하기 위한 장치 및 방법
본 발명은 반도체 장비 분야에 관한 것으로, 특히 스캐닝 미러의 진폭을 측정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
투영 포토리소그래피 툴(projection photolithography tool)은 대물 렌즈를 사용하여 마스크 패턴(mask pattern)의 이미지를 웨이퍼(wafer)에 투영(projects)하는 하나의 장비다. 투영 포토리소그래피 툴은 웨이퍼 표면을 정확히 지정된 노광 위치에 위치시킬 수 있는 자동 포커싱(automatic focusing)을 위한 제어 시스템이 제공되어야 한다. 이러한 시스템은 여러 가지 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 스캐닝 미러(scanning mirror) 및 검출 슬릿(detection slit)이 검출 광학 경로(detection optical path)에 배열될 수 있다. 스캐닝 미러가 단순한 고조파 방식으로 빠른 주파수로 진동할 때, 투영된 광 스폿(light spot)은 대응하는 고속에서 검출 슬릿을 중심으로 왕복 운동(reciprocate) 할 것이다. 슬릿에 의해 주기적으로 음영 처리(shaded)되면, 광검출기(photodetector)는 결국 동적 특성(dynamic nature)의 신호를 검출할 것이다. 동적 신호는 높은 신호대 잡음비(SNR: signal-to-noise ratio)가 획득될 수 있는 광 스폿에 대한 위치를 도출하기 위해 분석될 수 있다. 이 위치에 기초하여, 웨이퍼 표면의 레벨(level)이 결정되어 최적의 초점면(optimal focal plane)에 위치될 때까지 웨이퍼 표면을 튜닝(tune)하는 웨이퍼 서포트 메커니즘(wafer support mechanism)의 기초로서 기능할 수 있다. 이 점에 관해서는 중국 특허 공개 공보 번호 CN100535763C를 참조할 수 있다.
기존의 스캐닝 미러 기반 광전 수직 측정 시스템은 일반적으로 투영 슬릿을 구비한 투영 브랜치(projection branch)와 검출 슬릿을 구비한 검출 브랜치(detection branch)로 구성된다. 투영 및 검출 슬릿은 동일한 크기이고, 측정되는 대상물(object)의 수직 레벨(vertical level)은 스캐닝 미러에 의해 변조된 신호의 특성으로부터 도출될 수 있다.
광전 수직 측정 시스템의 신호 변조기(signal modulator)로서, 스캐닝 미러는 전체 광전 수직 측정 시스템의 핵심 구성 요소로 간주된다. 그러나, 성능이 다른 시스템 구성 요소의 성능과 결합하여만 평가(assessed)될 수 있기 때문에, 기능적으로 만족스러운지 여부는 시스템 테스트 단계에서 늦게 알려질 것이며, 문제가 있는 경우, 노동, 자원 및 시간의 낭비가 발생할 것이다. 지금까지, 스캐닝 미러의 성능을 독립적으로 정확하게 평가할 수 있는 어떠한 인정받은 측정 장치가 없었다.
본 발명의 목적은 스캐닝 미러의 진폭을 측정하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이며, 이는 스캐닝 미러를 쉽게 특성화 할 수 있고 그것이 사용되기 전에 원하는 방식으로 수행할 수 있는지 여부를 결정할 수 있다.
이를 위해, 본 발명은 스캐닝 미러의 진폭을 측정하기 위한 장치를 제공하며,
광학 신호(optical signal)를 출력하기 위한 광원(light source);
상기 광원에 의해 출력된 상기 광학 신호의 광 스폿(light spot)의 형상(shape) 및 크기(size)를 수정하기 위한 조리개(diaphragm);
측정될 스캐닝 미러를 위치시키기 위한 스캐닝 미러 리테이너(scanning mirror retainer) - 상기 스캐닝 미러는 유지된(retained) 후에, 주기적으로 상기 광학 신호를 반사할 수 있음 -;
상기 스캐닝 미러의 측면(lateral)에 배치된 광전 센서(photoelectric sensor) - 상기 광전 센서는 3개 이상의 센싱 요소(sensing elements)를 포함하고, 상기 스캐닝 미러에 의해 반사된 상기 광학 신호를 검출 및 수집하도록 구성됨 -; 및
상기 스캐닝 미러의 진폭을 얻기(derive) 위해 상기 광전 센서에 의해 수집된 신호를 처리하기 위한 신호 획득 및 처리 유닛(signal acquisition and processing unit)을 포함한다.
선택적으로, 상기 광원에 의해 출력된 상기 광학 신호는 공간적인 가우시안 분포(spatial Gaussian distribution)를 갖는 광학 신호일 수 있다.
선택적으로, 상기 센싱 요소의 수는 홀수일 수 있다.
선택적으로, 상기 센싱 요소는 조밀하게(densely) 배열될 수 있다.
선택적으로, 상기 광 스폿은 원형(round)일 수 있고, 상기 센싱 요소의 유효 면적(effective area)과 동일한 직경을 가질 수 있다.
선택적으로, 상기 장치는, 상기 광전 센서의 수평 위치를 조정하여 상기 광전 센서가 제1 수평 위치 또는 제2 수평 위치에 위치하도록 하는 위치 조정 유닛(position adjusting unit)을 더 포함할 수 있다.
선택적으로, 상기 제1 수평 위치로부터 상기 제2 수평 위치로의 거리는 0.2m로부터 1m로의 범위이다.
선택적으로, 상기 제1 수평 위치로부터 상기 제2 수평 위치로의 거리는 0.5m이다.
또한, 본 발명은 상기 정의된 바와 같이 스캐닝 미러의 진폭을 측정하기 위한 상기 장치를 사용하여 스캐닝 미러의 진폭을 측정하기 위한 방법을 제공하며, 상기 방법은,
센싱 요소(y1, y2, … yN)의 수직 위치를 기록하는 단계;
상기 스캐닝 미러를 스캐닝 미러 리테이너에 위치시켜, 광 스폿을 광전 센서 상에 투영하기 위한 주파수에서 상기 스캐닝 미러가 진동하도록 하는 단계;
신호 획득 및 처리 유닛에 의해, 시간 인스턴트(time instants)(tji)에서 상기 센싱 요소에 의해 검출된 광 강도(light intensities)(Iji)를 수집하는 단계:
센싱 요소 1: (t11, I11), (t12, I12), …, (t1i, I1i) …,
센싱 요소 2: (t21, I21), (t22, I22), …, (t2i，I2i) …,
......
센싱 요소 j: (tj1, Ij1), (tj2, Ij2), …, (tji, Iji) …,
......
센싱 요소 N: (tN1, IN1), (tN2，IN2), …, (tNi, INi);
상기 센싱 요소의 각각에 대해, 최대 광 강도가 기록된 시간 인스턴트(Tjk)를 결정하도록 상기 수집된 광 강도(Iji)를 피팅(fitting)하는 단계:
센싱 요소 1: T11, T12, …, T1k,…, 여기서 T11<T12<…<T1k<…，
센싱 요소 2: T21, T22, …, T2k,…, 여기서 T21<T22<…<T2k<…，
......
센싱 요소 j: Tj1, Tj2, …, Tjk,…, 여기서 Tj1<Tj2<…<Tjk<…，
......
센싱 요소 N: TN1, TN2,…, TNk, …, 여기서 TN1<TN2<…<TNk<…;
상기 센싱 요소의 각각에 대해, 2개의 연속적인 시간 인스턴트 차이 Tj(k+1)-Tjk 및 Tjk-Tj(k-1)을 계산하고, 1/(2f)보다 큰 상기 2개의 연속적인 시간 인스턴트 차이를 갖는 상기 센싱 요소에 대한 상기 Tj(k+1)-Tjk를 식별하고, 상기 광 스폿의 진동 주파수(vibration frequency)(fc)를 1/(Tj(k+1)-Tjk)로 획득하는 단계; 및
상기 2개의 연속적인 시간 인스턴트 차이가 1/(2f)보다 크지 않은 상기 센싱 요소에 대해, 진동 함수(vibration function)에 따라, 1/(2f)보다 크지 않은 상기 2개의 연속적인 시간 인스턴트 차이를 갖는 상기 센싱 요소의 최대 광 강도에 대응하는 시간 인스턴트 및 수직 위치 및 상기 광 스폿의 진동 주파수(fc)에 기초하여 상기 스캐닝 미러의 진폭을 획득하는 단계 - 여기서, N, i, j 및 k는 양의 정수이고, N≥3 및 1≤j≤N임 -을 포함한다.
선택적으로, 상기 방법은 측정을 수행하기 위해 제1 수평 위치에 상기 광전 센서를 배열하여, 피팅을 통해 상기 제1 수평 위치에서 상기 스캐닝 미러의 제1 진폭(A1)을 획득하도록 하는 단계; 측정을 수행하기 위해 제2 수평 위치에 상기 광전 센서를 배열하여, 피팅을 통해 상기 제2 수평 위치에서 상기 스캐닝 미러의 제2 진폭(A2)을 획득하도록 하는 단계 - 상기 제2 수평 위치로부터 상기 제1 수평 위치로의 거리는 ΔL임 -; 및 상기 제1 진폭(A1), 상기 제2 진폭(A2) 및 상기 거리(ΔL)에 기초하여 상기 스캐닝 미러에 의해 반사된 광 빔(light beam)의 최대 스윙 각(maximum swing angle)(θm)을 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 장치 및 방법은 당 업계에 새로운 해결책을 수반하며, 이는 스캐닝 미러를 쉽게 특성화 할 수 있고 그것이 사용되기 전에 원하는 방식으로 수행할 수 있는지 여부를 결정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 미러의 진폭을 측정하기 위한 장치의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 미러의 진폭을 측정하기 위한 장치의 광전 센서의 상이한 위치를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스캐닝 미러의 진폭 측정 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에지 센싱 요소에 의해 수신된 에너지의 프로파일을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비-에지 센싱 요소에 의해 수신된 에너지의 프로파일을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 함수의 그래픽 표현을 도시한다.
본 발명은 본 발명의 바람직한 실시예를 제시하는 첨부된 개략도를 참조하여 보다 상세히 후술될 것이다. 당업자는 본 발명의 유리한 결과를 여전히 획득하는 동안 본원에 개시된 발명을 변경할 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 이하의 설명은 본 발명을 제한하는 것이 아니라 당업자에게 널리 공지되도록 의도된 것으로 해석되어야 한다.
설명의 간략화 및 명료성을 위해, 개시된 특정 실시예의 모든 특징이 설명되지는 않는다. 또한, 본 발명을 불필요하게 불명료하게 하는 것을 피하기 위해 잘 알려진 기능 및 구조에 대한 설명 및 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 임의의 특정 실시예의 개발은 시스템 관련 및 비즈니스 관련 제약에 대한 준수와 같은 개발자의 구체적인 목표를 달성하기 위해 이루어진 특정 결정을 포함하며, 이는 구현마다 다를 것이다. 또한, 이러한 개발 노력은 복잡하고 시간 소모적일 수는 있지만 그럼에도 불구하고 당업자에게는 통상적인 착수(routine undertaking)일 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 통해 다음 단락에서 더 설명될 것이다. 본 발명의 특징 및 이점은 다음의 상세한 설명 및 첨부된 청구 범위로부터 더욱 명백해질 것이다. 첨부된 도면은 단지 실시예를 설명할 때 편의성 및 명료성을 용이하게 하기 위한 것으로, 반드시 단순한 형태로 제공될 필요는 없다는 것을 유의해야 한다.
본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명이 보다 잘 이해될 수 있도록 이하에 열거될 것이다. 본 발명은 이하에 개시된 실시예들에 한정되지 않고 그 사상 및 범위 내에서 공통의 일반적인 지식에 기초하여 당업자에 의해 행해지는 모든 수정들을 포함하도록 의도된다는 것을 알아야 한다.
이제 도 1을 참조하며, 이는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 미러의 진폭을 측정하기 위한 장치의 구조 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 스캐닝 미러의 진폭 측정 장치는,
광학 신호를 출력하기 위한 광원(20);
광원(20)에 의해 출력된 광학 신호의 광 스폿의 형상 및 크기를 수정하기 위한 조리개(21);
스캐닝 미러(22)가 홀딩(holding)된 후에, 주기적으로 광학 신호를 반사할 수 있도록, 측정될 스캐닝 미러(22)를 홀딩하기 위한 스캐닝 미러 리테이너;
3개의 센싱 요소를 포함하고, 스캐닝 미러(22)로부터 반사된 광학 신호를 검출 및 수집하도록 구성되는 광전 센서(23) - 광전 센서(23)는 선택적으로 제1 위치(231) 또는 제2 위치(232)(도 2 참조)에 배치됨; 및
광전 센서(23)의 판독(readings)을 처리함으로써 스캐닝 미러의 진폭을 얻기 위한 신호 획득 및 처리 유닛(24)을 포함한다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 이 장치에서 광학 경로는 광 빔을 방출하는 광원으로부터 유도된다. 광 빔이 조리개를 통과한 후, 원형의 광 스폿이 스캐닝 미러(22)에 형성되고, 광전 센서(23)로 반사된다.
구체적으로, 본 실시예에서, 광원(20)으로부터 출력된 광학 신호는 공간적인 가우시안 분포를 갖는 광이다. 조리개(21)는 광전 센서(23)에서의 광 스폿이 광전 센서(23)의 센싱 요소의 각각의 유효 면적(effective area)과 동일한 크기가 되도록 하여 광전 센서(23)와 매칭(matched)되어 높은 측정 정밀도(measurement accuracy)를 얻을 수 있게 보장할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 스캐닝 미러(22)가 주기적으로 진동할 때, 광 빔은 최대 각 θm에서 팬-아웃 패턴(fan-out pattern)으로 주기적으로 반사된다. 즉, 광 빔은 θm에 의한 초기 방향(initial orientation)으로부터 반시계 방향으로 스윙(swinging)하고, 시계 방향으로 초기 방향으로 돌아가고(back), θm에 의한 초기 방향으로부터 시계 방향으로 스윙하고, 반시계 방향으로 돌아가는 것으로 구성된 각 사이클로 스윙한다. 획득될 스캐닝 미러(22)로부터 반사된 광학 신호의 보다 정확한 검출 및 샘플링을 위하여, 센싱 요소의 수는 홀수, 예를 들어 3, 5, 7, 9, 15 등일 수 있다. 스캐닝 미러(22)가 초기 방향에 대응하여 배향(oriented)될 때마다, 반사된 광학 신호는 홀수 센싱 요소의 중앙에 수집된다. 그렇지 않으면, 나머지 센싱 요소 중 하나에 의해 수집될 것이다. 또한, 광학 신호의 손실을 방지하기 위해, 센싱 요소는 조밀하게 배열될 수 있다. 이는 센싱 요소의 각각의 유효 면적이 광 스폿과 동일한 크기라는 사실과 결합하여, 보다 포괄적이고 보다 정확한 데이터를 획득하는 것을 보장할 수 있다.
스캐닝 미러(22)의 진폭이 측정될 수 있도록 하기 위하여, 광원(20)으로부터의 광은 스캐닝 미러(22)의 반사 표면에 완전히 입사될 것이 요구된다. 이하, 반사된 광 빔의 광축(optical axis)의 방향이 초기 방향에 있을 때는 수평 방향으로 정의되고, 수평 방향에 직각(perpendicular)인 방향은 수직 방향(vertical direction)으로 정의된다. 이 실시예에서, 광은 광원(20)을 수직 방향으로 방출하고, 광전 센서(23)는 수직 방향으로도 배향(oriented)된다.
도 1에서, L은 스캐닝 미러(22)와 광전 센서(23) 사이의 수평 거리를 나타내고, S는 스캐닝 미러(22)에 의해 실현(effectuated)될 수 있는 광 스폿의 최대 수직 변위(maximum vertical displacement)를 나타낸다.
도 2를 더 참조하면, 스캐닝 미러의 진폭을 측정하기 위한 장치는 위치 조정 유닛(25)을 더 포함할 수 있다. 위치 조정 유닛(25)은 제1 위치(231)와 제2 위치(232) 사이에서 광전 센서(23)를 수평으로 스위칭(switch)하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 광전 센서(23)는 제1 및 제2 위치(231, 232)에서 상이한 광 강도를 수신할 것이며, 이는 스캐닝 미러(22)의 진폭의 결정을 용이하게 할 수 있다. 스캐닝 미러(22)로부터 제1 위치(231)로의 수평 거리(L1)와 스캐닝 미러(22)로부터 제2 위치(232)로의 수평 거리(L2) 사이의 차이는 0.2m로부터 1m로의 범위일 수 있다. 즉, 제1 및 제2 위치(231, 232) 사이의 거리는 0.2-1m의 범위일 수 있다. 보다 구체적으로, 거리는, 예를 들면, 0.5m일 수 있다. 따라서, S1은 제1 위치(231)에서 스캐닝 미러(22)에 의해 실현될 수 있는 광 스폿의 최대 수직 변위를 나타내며, S2는 제2 위치(232)에서 스캐닝 미러(22)에 의해 실현될 수 있는 광 스폿의 최대 수직 변위를 나타낸다.
상기 정의된 바와 같은 장치를 사용하여 스캐닝 미러의 진폭을 측정하기 위한 방법은 도 3을 참조하여 이하에 설명될 것이다. 상기 방법은 아래에 설명된 단계들을 포함한다.
단계(S11)에서, 센싱 요소의 수직 위치 y1, y2, …, yN이 기록된다. 특히, 그것들의 중심의 수직 위치는 단일 기준점(single reference point)에 대해 기록될 수 있다. 물론, 이는 보다 용이하게 구현하기 위한 것일 뿐이며, 당업자라면 적절한 경우, 센싱 요소의 수직 방향을 나타내기 위해, 센싱 요소의 몇몇 에지 포인트(edge points)의 수직 위치를 기록할 수도 있다.
단계(S12)에서, 스캐닝 미러(22)는 스캐닝 미러 리테이너에 위치되고, 광 빔을 광전 센서(23) 상에 투영하도록 고정된 주파수(f)에서 진동하게 된다.
단계(S13)에서, 신호 획득 및 처리 유닛(24)은 다양한 시간 인스턴트(tji)에서 센싱 요소에 의해 검출된 광 강도(Iji)를 수집한다:
센싱 요소 1: (t11, I11), (t12, I12), …, (t1i, I1i) …,
센싱 요소 2: (t21, I21), (t22, I22), …, (t2i，I2i) …,
......
센싱 요소 j: (tj1, Ij1), (tj2, Ij2), …, (tji, Iji) …,
......
센싱 요소 N: (tN1, IN1), (tN2，IN2), …, (tNi, INi), 여기서 j는 j번째 센싱 요소를 나타내고, i는 i번째 시간 인스턴트를 나타내며, 1≤j≤N이다.
단계(S14)에서, 다양한 시간 인스턴트(tji)에서 센싱 요소에 의해 검출되고, 신호 획득 및 처리 유닛(24)에 의해 수집된 광 강도(Iji)는 센싱 요소의 각각에 대해, 최대 광 강도가 기록된 시간 인스턴트(Tjk)를 찾도록(find) 피팅된다:
센싱 요소 1: T11, T12, …, T1k,…, 여기서 T11<T12<…<T1k<…，
센싱 요소 2: T21, T22, …, T2k,…, 여기서 T21<T22<…<T2k<…，
......
센싱 요소 j: Tj1, Tj2, …, Tjk,…, 여기서 Tj1<Tj2<…<Tjk<…，
......
센싱 요소 N: TN1, TN2,…, TNk, …, 여기서 TN1<TN2<…<TNk<….
단계(S15)에서, 센싱 요소의 각각에 대해, 2개의 연속적인 시간 인스턴트 차이 Tj(k+1)-Tjk 및 Tjk-Tj(k-1)은 계산되고, 에지 센싱 요소(edge sensing elements) 및 비-에지 센싱 요소(non-edge sensing elements)를 식별하기 위한 기초 역할을 한다. 특히, 각 에지 센싱 요소에 대한 Tj(k+1)-Tjk 및 Tjk-Tj(k-1)은 모두 1/(2f)보다 크고, 각 비-에지 센싱 요소에 대한 Tj(k+1)-Tjk 및 Tjk-Tj(k-1)은 모두 1/(2f)보다 크지 않다. 에지 센싱 요소는 광 스폿의 진동 주파수(fc)를 계산하는데 포함되지만 스캐닝 미러의 진폭(A)를 계산하는데는 포함되지 않는다. 비-에지 센싱 요소는 스캐닝 미러의 진폭(A)를 계산하는데 포함되지만 진동 주파수(fc)를 계산하는데는 포함되지 않는다.
여기서, 에지 센싱 요소는 광전 센서(23)에서의 2개의 가장 바깥 쪽의 센싱 요소를 지칭하고, 비-에지 센싱 요소는 광전 센서(23)에서의 2개의 가장 바깥 쪽의 센싱 요소 이외의 모든 센싱 요소를 지칭한다. 이론적으로, 에지 센싱 요소가 광전 센서(23)의 대향하는 에지들에 배치되고, 광 강도는 각 스캐닝 사이클(scanning cycle)에서 한번 피크를 수신한다. 따라서, 2개의 연속적인 최대 광 강도들 사이의 시간 인스턴트 차이는 1/f와 실질적으로 동일하고, 이러한 2개의 연속적인 시간 인스턴트 차이는 모두 1/2f보다 크다. 비-에지 센싱 요소의 각각은 각 스캐닝 사이클에서 2개의 광 강도 피크를 경험하므로, 이러한 2개의 연속적인 시간 인스턴트 차이는 모두 1/2f보다 크지 않다. 여기서, 도 4 및 도 5를 참조할 수 있다. 도 4는 에지 센싱 요소들 중 하나에 의해 수신된 에너지의 프로파일을 도시한다. 이 에지 센싱 요소의 검출 결과를 피팅함으로써 결정된 연속적인 최대 광 강도들 사이의 시간 인스턴트 차이는 모두 1/2f보다 크다. 도 5는 광전 센서(23)의 중심에서 비-에지 센싱 요소들 중 하나에 의해 수신된 에너지의 프로파일을 도시한다. 이 비-에지 센싱 요소의 최대 광 강도들 사이의 임의의 2개의 연속적인 시간 인스턴트 차이는 모두 1/2f과 동일하다(즉, 1/2f보다 모두 크지 않음). 따라서, 프로파일은 매우 다르고, 계산 결과를 검증하는 데 사용될 수 있다. 상기 분석으로부터, 에지 센싱 요소들은 연속적인 최대 광 강도들 사이의 거의 일정한 시간 인스턴트 차이들을 가진 요소들이며, 시간 인스턴트 차이는 다른 센싱 요소의 시간 인스턴트 차이보다 분명히 크다는 것을 나타낸다. 또한, 2개의 연속적인 시간 인스턴트 차이를 사용하는 상기 접근법에 부가하여, 에지 센싱 요소는 또한 에너지 프로파일을 사용하여 식별될 수 있다.
단계(S161)에서, 단계(S15)에서 수행된 계산에 기초하여, 광 스폿의 진동 주파수(fc)는 에지 센싱 요소의 (Tj(k+1)-Tjk)의 역(reciprocal)으로서 획득된다, 즉, 1/Tj(k+1)-Tjk.
단계(S162)에서, 단계(S15)에서 수행된 계산에 기초하여, 최대 광 강도에 대응하는 시간 인스턴트(Tmk) 및 수직 위치(ym)는 비-에지 센싱 요소의 각각에 대해 획득된다:
비-에지 센싱 요소 m (m1, ym), (Tm2, ym), … (Tmk, ym) …, 여기서 1≤m＜N-1.
단계(S17)에서, 스캐닝 미러의 진폭(A)는 진동 함수
Figure pct00001
에 따른 비-에지 센싱 요소의 최대 광 강도에 대응하는 시간 인스턴트(Tmk) 및 수직 위치(ym) 및 광 스폿의 진동 주파수(fc)에 기초하여 계산되며, 여기서, ym은 광 스폿의 위치를 나타내고; tm, 시간 인스턴트; φ, 초기 위상이다. 도 6은 진동 함수를 사용하여 피팅된 광전 센서에서의 광 스폿의 궤도(trajectory)를 도시한다.
상기 단계들에서, N, i, j, k 및 m은 모두 양의 정수이고 N≥3인 것으로 이해해야 한다.
바람직하다면, 스캐닝 미러(22)에 의해 반사된 광 빔의 최대 스윙 각(θm)은 또한 결정될 수 있다.
구체적으로, 광전 센서(23)는 제1 위치(231)에 배치될 수 있고, 제1 위치에서 스캐닝 미러(22)의 진폭(A1)은 상기 단계(S11)-(S17)을 수행함으로써 획득될 수 있다. 광전 센서(23)는 제2 위치(232)에 위치되도록 ΔL만큼 수평 방향으로 변위(displaced)될 수 있고, 제2 위치에서 스캐닝 미러(22)의 진폭(A2)은 유사한 방식으로 획득될 수 있다.
진폭(A1, A2 및 ΔL)은 다음의 수학식이 되도록
Figure pct00002
로 치환(substituted)될 수 있으며, 여기서 L은 광전 센서(23)로부터 스캐닝 미러로의 수평 거리를 나타내고, A는 상기 위치에서 스캐닝 미러(22)의 진폭을 나타낸다:
Figure pct00003
이들 수학식은 광전 센서(23)가 제1 위치(231)에 있을 때 광전 센서와 스캐닝 미러 사이의 수평 거리(L1) 및 제2 위치(232)에 있을 때 광전 센서와 스캐닝 미러 사이의 수평 거리(L2)뿐만 아니라 스캐닝 미러에 의해 반사된 광 빔의 최대 스윙 각(θm)을 획득하기 위해 풀릴(solved) 수 있다.
본 발명의 장치 및 방법은 당 업계에 새로운 해결책을 수반하며, 이는 스캐닝 미러를 쉽게 특성화 할 수 있고 그것이 사용되기 전에 원하는 방식으로 수행할 수 있는지 여부를 결정할 수 있다.
당업자는 본 발명의 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본 발명에 대한 다양한 변경 및 변형을 할 수 있음이 명백하다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구 범위 및 그 등가물의 범위 내에 있는 모든 그러한 수정 및 변형을 포함하고자 한다.

Claims (10)

  1. 스캐닝 미러의 진폭을 측정하기 위한 장치에 있어서,
    광학 신호를 출력하기 위한 광원;
    상기 광원에 의해 출력된 상기 광학 신호의 광 스폿의 형상 및 크기를 수정하기 위한 조리개;
    측정될 스캐닝 미러를 위치시키기 위한 스캐닝 미러 리테이너 - 상기 스캐닝 미러는 유지된 후에, 주기적으로 상기 광학 신호를 반사할 수 있음 -;
    상기 스캐닝 미러의 측면에 배치된 광전 센서 - 상기 광전 센서는 3개 이상의 센싱 요소를 포함하고, 상기 스캐닝 미러에 의해 반사된 상기 광학 신호를 검출 및 수집하도록 구성됨 -; 및
    상기 스캐닝 미러의 진폭을 얻기 위해 상기 광전 센서에 의해 수집된 신호를 처리하기 위한 신호 획득 및 처리 유닛
    을 포함하는 스캐닝 미러의 진폭을 측정하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원에 의해 출력된 상기 광학 신호는,
    공간적인 가우시안 분포를 갖는 광학 신호인
    스캐닝 미러의 진폭을 측정하기 위한 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 요소의 수는 홀수인
    스캐닝 미러의 진폭을 측정하기 위한 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 요소는 조밀하게 배열되는
    스캐닝 미러의 진폭을 측정하기 위한 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광 스폿은,
    원형이고,
    상기 센싱 요소의 유효 면적과 동일한 직경을 갖는
    스캐닝 미러의 진폭을 측정하기 위한 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광전 센서의 수평 위치를 조정하여 상기 광전 센서가 제1 수평 위치 또는 제2 수평 위치에 위치하도록 하는 위치 조정 유닛
    더 포함하는 스캐닝 미러의 진폭을 측정하기 위한 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 수평 위치로부터 상기 제2 수평 위치로의 거리는,
    0.2m로부터 1m로의 범위인
    스캐닝 미러의 진폭을 측정하기 위한 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 수평 위치로부터 상기 제2 수평 위치로의 거리는,
    0.5m인
    스캐닝 미러의 진폭을 측정하기 위한 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 스캐닝 미러의 진폭을 측정하기 위한 상기 장치를 사용하여 스캐닝 미러의 진폭을 측정하기 위한 방법에 있어서,
    센싱 요소(y1, y2, … yN)의 수직 위치를 기록하는 단계;
    상기 스캐닝 미러를 스캐닝 미러 리테이너에 위치시켜, 광 스폿을 광전 센서 상에 투영하기 위한 주파수에서 상기 스캐닝 미러가 진동하도록 하는 단계;
    신호 획득 및 처리 유닛에 의해, 시간 인스턴트(tji)에서 상기 센싱 요소에 의해 검출된 광 강도(Iji)를 수집하는 단계:
    센싱 요소 1: (t11, I11), (t12, I12), …, (t1i, I1i) …,
    센싱 요소 2: (t21, I21), (t22, I22), …, (t2i，I2i) …,
    ......
    센싱 요소 j: (tj1, Ij1), (tj2, Ij2), …, (tji, Iji) …,
    ......
    센싱 요소 N: (tN1, IN1), (tN2，IN2), …, (tNi, INi);
    상기 센싱 요소의 각각에 대해, 최대 광 강도가 기록된 시간 인스턴트(Tjk)를 결정하도록 상기 수집된 광 강도(Iji)를 피팅하는 단계:
    센싱 요소 1: T11, T12, …, T1k,…, 여기서 T11<T12<…<T1k<…，
    센싱 요소 2: T21, T22, …, T2k,…, 여기서 T21<T22<…<T2k<…，
    ......
    센싱 요소 j: Tj1, Tj2, …, Tjk,…, 여기서 Tj1<Tj2<…<Tjk<…，
    ......
    센싱 요소 N: TN1, TN2,…, TNk, …, 여기서 TN1<TN2<…<TNk<…;
    상기 센싱 요소의 각각에 대해, 2개의 연속적인 시간 인스턴트 차이 Tj(k+1)-Tjk 및 Tjk-Tj(k-1)을 계산하고, 1/(2f)보다 큰 상기 2개의 연속적인 시간 인스턴트 차이를 갖는 상기 센싱 요소에 대한 상기 Tj(k+1)-Tjk를 식별하고, 상기 광 스폿의 진동 주파수(fc)를 1/(Tj(k+1)-Tjk)로 획득하는 단계; 및
    상기 2개의 연속적인 시간 인스턴트 차이가 1/(2f)보다 크지 않은 상기 센싱 요소에 대해, 진동 함수에 따라, 1/(2f)보다 크지 않은 상기 2개의 연속적인 시간 인스턴트 차이를 갖는 상기 센싱 요소의 최대 광 강도에 대응하는 시간 인스턴트 및 수직 위치 및 상기 광 스폿의 진동 주파수(fc)에 기초하여 상기 스캐닝 미러의 진폭을 획득하는 단계 - 여기서, N, i, j 및 k는 양의 정수이고, N≥3 및 1≤j≤N임 -
    를 포함하는 스캐닝 미러의 진폭을 측정하기 위한 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    측정을 수행하기 위해 제1 수평 위치에 상기 광전 센서를 배열하여, 피팅을 통해 상기 제1 수평 위치에서 상기 스캐닝 미러의 제1 진폭(A1)을 획득하도록 하는 단계;
    측정을 수행하기 위해 제2 수평 위치에 상기 광전 센서를 배열하여, 피팅을 통해 상기 제2 수평 위치에서 상기 스캐닝 미러의 제2 진폭(A2)을 획득하도록 하는 단계 - 상기 제2 수평 위치로부터 상기 제1 수평 위치로의 거리는 ΔL임 -; 및
    상기 제1 진폭(A1), 상기 제2 진폭(A2) 및 상기 거리(ΔL)에 기초하여 상기 스캐닝 미러에 의해 반사된 광 빔의 최대 스윙 각(θm)을 획득하는 단계
    를 더 포함하는 스캐닝 미러의 진폭을 측정하기 위한 방법.
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