KR20210113157A - 샘플의 표면의 국부 높이 및/또는 배향의 크로매틱 공초점 측정을 위한 장치 및 샘플의 높이 또는 거칠기를 측정하기 위한 해당 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 샘플의 표면(S)의 국부 높이 및/또는 배향의 크로매틱 공초점 측정을 위한 장치(1)에 관한 것으로, 상기 장치는 - 폴리크로매틱 광 빔(9)을 발생시키도록 구성된 광원(2), - 상기 샘플의 표면(S)에 상기 광 빔(9)을 인가하도록 구성된 축상 색수차를 구비한 렌즈(4)를 포함하는 투영 렌즈(4), - 상기 샘플의 표면(S)에 의해 반사된 광 빔(9)을 수광하고 통합 구간 동안 수광된 상기 반사된 광 빔(9)의 총 에너지를 측정하도록 구성된 광학 센서, - 상기 투영 렌즈(4)에 결합되고 상기 투영 렌즈(4)에 대해 상기 광 빔(9)의 전파 축선을 움직이도록 구성된 스캐닝 시스템(10)을 포함하여, 상기 광학 센서에 의해 측정된 총 에너지가 상기 샘플의 표면(S)에 의해 반사된 상기 광 빔(9)의 총 에너지의 동적 공간 평균에 해당하도록 한다.

Description

샘플의 표면의 국부 높이 및/또는 배향의 크로매틱 공초점 측정을 위한 장치 및 샘플의 높이 또는 거칠기를 측정하기 위한 해당 방법

본 발명은 일반적으로 부품의 점검 및 광학 검사 분야에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 광학 장치를 사용하여 샘플 표면의 엄수하는(punctual) 배향 및/또는 높이의 측정에 관한 것이다.

현재, 샘플 표면의 국부적 배향 및/또는 높이를 접촉 없이 엄수하여 측정할 수 있는 광학 센서를 포함하는 광학 비교측정기 유형의 측정 장치가 있다. 샘플 표면(일반적으로 "스폿(spot)"이라고 함)에서 광 빔의 직경은 일반적으로 선택한 대물 렌즈에 따라 1.5㎛와 50㎛ 사이로 구성된다.

그러나 이러한 광학 비교측정기는 검사할 표면의 거칠기에 민감하므로 측정의 반복성이 현저히 떨어질 수 있다. 그러나, 이러한 광학 비교측정기는 주로 거칠기가 수 마이크로미터 또는 수십 마이크로미터를 초과하는 부품을 검사하는 데 사용된다. 그러나, 거칠기에 매우 민감하기 때문에, 기계식 탐침 유형의 접촉 비교측정기는 더 신뢰할 수 있고 측정이 더 견고하고(robust) 서브마이크로미터 반복성이 있는 한 자주 선호된다.

광학 비교측정기에 의해 수행된 측정의 견고성, 특히 점검 또는 검사할 표면의 거칠기에 대한 민감도를 개선하기 위해, 측정 스폿의 크기를 확장하는 것이 고려되었다. 그러나 광학 비교측정기가 측정을 위해 크로매틱 공초점 현미경을 사용하는 경우, 측정 스폿의 크기가 증가하면 필연적으로 거칠기에 대한 비교측정기의 민감도를 증폭시켜 측정을 왜곡하는 광학 수차(aberration)가 도입된다.

문서 EP 1 505 425호는 모노크로매틱 및 간섭성 광 빔을 발생시키는 레이저 다이오드를 포함하는 비-크로매틱 측정 장치를 설명한다. 반점 현상을 억제하기 위해, 이 문서에서는 광 빔을 이동할 수 있는 메커니즘을 추가할 것을 제안한다. 그러나, 크로매틱 공초점 측정 장치의 광원은 간섭성이 낮기 때문에, 측정 중에 이러한 반점 현상이 존재하지 않는다. 또한, 이 문서는 크로매틱 공초점 측정 장치의 표면 거칠기에 대한 민감도의 개선에 대한 어떠한 교시도 제공하지 않는다.

그 부분에 대해 문서 US 2017/0227352호는 측정할 대상을 따르도록 장치를 이동시키는 수단을 포함하는 크로매틱 공초점 측정 장치를 설명한다. 반면에, 이 문서는 측정할 표면의 거칠기에 대한 장치의 민감도를 개선시킬 수 있는 어떠한 해법도 제안하지 않는다.

따라서, 본 발명의 목적은 현재의 광학 측정 장치와 비교하여 표면 상태에 대한 민감도가 개선되고 검사할 샘플의 표면에 마이크로미터 정도(order)의 거칠기가 있는 경우에도 견고하고 반복 가능한 측정이 가능하도록 기계적 탐침의 반복성에 맞먹는 반복성을 얻을 수 있는 크로매틱 공초점 현미경을 사용하여 샘플의 표면의 국부적 배향 및/또는 높이를 측정하는 장치를 제안하는 것이다.

상기 목적을 위해 본 발명은 샘플 표면의 국부적 배향 및/또는 높이를 측정하기 위한 크로매틱 공초점 측정 장치를 제안하며, 상기 장치는

- 폴리크로매틱 광 빔을 발생시키도록 구성된 광원,

- 상기 샘플의 표면에 상기 광 빔을 인가하도록 구성된 축상 색수차(axial chromatism) 대물 렌즈를 포함하는 투영 대물 렌즈로서, 상기 광 빔은 정의된 전파 축선을 갖는, 투영 대물 렌즈,

- 상기 샘플의 표면으로부터 반사된 광 빔을 수광하고 통합 구간(integration interval) 동안 수광된 상기 반사된 광 빔의 총 에너지를 측정하도록 구성된, 광학 센서, 및

- 투영 대물 렌즈에 결합되고 상기 광학 센서의 통합의 구간 동안, 미리 결정된 경로(path)를 따라 상기 투영 대물 렌즈에 대해 상기 광 빔의 전파 축선을 이동시키도록 구성된 스캐닝 시스템을 포함하여, 상기 광학 센서에 의해 측정된 총 에너지가 상기 미리 결정된 경로를 따라 상기 샘플의 표면으로부터 반사된 상기 광 빔의 총 에너지의 동적 공간 평균에 해당하도록 한다.

상술된 크로매틱 공초점 측정 장치의 바람직하지만 비-제한적인 특성은 아래와 같고 아래의 구성을 개별적으로 또는 조합하여 취한다:

- 상기 광 빔은 낮은 간섭성을 갖는다.

- 상기 투영 대물 렌즈는 시준기를 더 포함하고, 상기 스캐닝 시스템은 상기 시준기와 상기 축상 색수차 대물 렌즈 사이에 배치된다.

- 상기 스캐닝 시스템은 축상 색수차 대물 렌즈에 통합된다.

- 상기 측정 장치는 상기 투영 대물 렌즈를 상기 광원에 연결하도록 구성된 광섬유를 더 포함한다. 또한, 상기 투영 대물 렌즈는 시준기를 더 포함하고, 상기 스캐닝 시스템은 상기 광섬유와 상기 시준기 사이에 배치된다.

- 상기 스캐닝 시스템은 정의된 속도로 상기 샘플의 표면 위로 상기 전파 축선을 이동하여 상기 통합 구간 동안 상기 샘플의 상기 표면 위에 상기 전파 축선에 의해 이동된 거리가 30㎛와 600㎛ 사이, 바람직하게는 50㎛와 400㎛ 사이를 측정하도록 한다.

- 상기 경로는 폐쇄 루프이다.

- 상기 스캐닝 시스템은 1Hz 이상, 바람직하게는 50Hz 초과의 주파수에서 상기 경로를 따라 상기 전파 축선을 이동시키도록 구성된다.

- 상기 경로는 선, 폐곡선, 원, 스캔의 형태들 중 한가지를 갖는다.

- 상기 스캐닝 시스템은 다음 요소들:

제어된-탈중심 렌즈(controlled-decentration lens),

하나의 입력면이 위치되어 상기 입력면 상의 도달의 수준에서 광 빔의 전파 축선에 수직인 평면에 대해 0이 아닌 각도를 제공하도록 하는 프리즘으로서, 상기 프리즘은 상기 평면에 수직인 축선을 중심을 회전하여 이동가능되게 장착되는, 프리즘,

상기 광원을 상기 투영 대물 렌즈에 연결하는 적어도 하나의 광섬유를 이동시켜 광원 지점을 이동함으로써 상기 광 빔의 전파 축선의 편차를 생성하도록 구성된 수단,

상기 회전 축선 중심으로 이동가능하게 장착된 평면 거울로서, 상기 거울의 표면이 상기 회전 축선에 대해 수직한 평면에 대해 0이 아닌 각도를 형성하는, 평면 거울, 및

상기 광 빔에 광학적 편차를 도입하도록 구성된 배향가능한 거울(orientable mirror) 중 적어도 하나를 포함한다.

- 상기 측정 장치는 상기 표면으로부터 반사된 상기 광 빔의 스펙트럼 분포를 결정하도록 구성된 스펙트럼 분석 시스템을 더 포함한다.

제 2 양태에 따르면, 본 발명은 전술된 장치를 사용하여 샘플의 표면의 높이 또는 위치를 측정하는 크로매틱 공초점 측정 방법을 제안하며, 상기 방법은

- 폴리크로매틱 광 빔을 발생시키는 단계,

- 샘플의 표면에 광 빔을 인가하는 단계로서, 상기 광 빔은 상기 장치의 투영 대물 렌즈를 사용하여 정의된 전파 축선을 갖는, 단계,

- 상기 장치의 광학 센서에 의해 상기 표면으로부터 반사된 광 빔을 수광하고, 통합 구간 동안 수광된 상기 반사된 광 빔의 총 에너지를 측정하는 단계, 및

- 상기 광학 센서에 의해 상기 표면으로부터 반사된 상기 광 빔의 수광 동안 미리 결정된 경로를 따라 상기 투영 대물 렌즈에 대해 상기 광 빔의 전파 축선을 이동시키는 단계를 포함하여, 상기 광학 센서가 상기 미리 결정된 경로를 따라 상기 샘플의 표면으로부터 반사된 상기 광 빔의 총 에너지의 동적 공간 평균을 만들도록 한다.

상술된 측정 장치의 일부 바람직하지만 비-제한적인 특성은 아래와 같고 아래의 구성을 개별적으로 또는 조합하여 취한다:

- 상기 방법은 상기 동적 공간 평균으로부터 상기 표면의 높이 또는 위치를 정의하는 단계를 더 포함한다.

- 상기 반사된 광 빔은 표면 상에서 상기 광 빔이 직면한 인터페이스에 대응하는 하나 이상의 피크(들)를 결정하도록 구성된 분광사진기로 전송되고, 상기 방법은 이에 따라 결정된 피크들의 합이 상기 통합 구간 동안 만들어져 평균화 피크를 얻는 단계 및 평균화 피크의 무게중심이 결정되는 단계를 더 포함한다.

- 상기 광 빔의 전파 축선은 폐쇄 경로를 따라 이동된다.

- 상기 광 빔의 전파 축선은 1Hz 이상, 바람직하게는 50Hz 초과의 주파수에서 상기 경로를 따라 이동된다.

- 상기 통합 구간 동안 상기 샘플의 표면 위로 상기 전파 축선에 의해 이동된 거리는 30㎛와 600㎛ 사이, 바람직하게는 50㎛와 400㎛ 사이로 측정된다.

- 상기 경로는 선, 폐곡선, 원, 스캔의 형태들 중 한가지를 갖는다.

- 상기 방법은 상기 전파 축선의 변위 속도를 조정하는 단계를 더 포함한다.

제 3 양태에 따르면, 본 발명은 전술된 크로매틱 공초점 측정 장치를 사용하여 샘플 표면의 거칠기를 결정하는 방법을 제안하고, 상기 방법은 다음 단계를 포함한다:

- 폴리크로매틱 광 빔을 발생시키는 단계,

- 상기 샘플의 표면에 상기 광 빔을 인가하는 단계로서, 상기 광 빔은 상기 장치의 투영 대물 렌즈를 사용하여 정의된 전파 축선을 갖는, 단계,

- 상기 장치의 광학 센서에 의해 상기 표면으로부터 반사된 광 빔을 수광하고, 통합 구간 동안 수광된 상기 반사된 광 빔의 총 에너지를 측정하는 단계, 및

- 상기 광학 센서에 의해 상기 표면으로부터 반사된 상기 광 빔의 수광 동안 미리 결정된 경로를 따라 상기 투영 대물 렌즈에 대해 상기 광 빔의 전파 축선을 이동시키는 단계를 포함하여, 상기 광학 센서가 상기 미리 결정된 경로를 따라 상기 샘플의 표면의 거칠기를 측정하도록 한다.

상술된 거칠기 결정 방법의 일부 바람직하지만 비-제한적인 특성은 아래와 같고 아래의 구성을 개별적으로 또는 조합하여 취한다:

- 상기 광 빔의 전파 축선은 1Hz 이상의 주파수에서 경로를 따라 이동된다.

- 상기 통합 구간 동안 상기 샘플의 표면에서 상기 전파 축선에 의해 이동된 거리는 1㎛와 20㎛ 사이로 측정된다.

- 상기 방법은 미리 결정된 경로를 따라 상기 광 빔의 총 에너지의 국부 극값을 확인하는 단계를 더 포함한다.

- 상기 반사된 광 빔은 상기 표면에서 상기 광 빔이 직면한 인터페이스에 대응하는 하나 이상의 피크(들)를 결정하도록 구성된 분광사진기로 전송되고, 상기 방법은 평균화 피크를 얻기 위해 상기 통합 구간 동안 피크들의 합을 만들고 상기 평균화 피크의 한계를 결정함으로써 국부 극값이 결정되는 단계를 더 포함한다.

- 상기 반사된 광 빔은 상기 표면 상에서 상기 광 빔이 직면한 인터페이스에 대응하는 하나 이상의 피크(들)를 결정하도록 구성된 분광사진기로 전송되고, 상기 방법은 이렇게 결정된 피크들의 합이 상기 통합 구간 동안 만들어져 평균화 피크를 얻는 단계 및 상기 평균화 피크의 모양 및/또는 대칭이 결정되는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 다른 특징, 목적, 및 장점은 비-제한적인 예로써 주어진 첨부된 도면과 관련하여 다음의 상세한 설명을 읽을 때 보다 명확하게 나타날 것이다.
도 1은 "포인트 센서(point sensor)" 및 반사 스캐닝 시스템을 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 예시적인 실시예의 개략도이다. 연속 경로의 몇 가지 예가 샘플 표면에 예시되어 있다.
도 2는 "라인 센서(line sensor)" 및 투과 스캐닝 시스템을 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 예시적인 실시예의 개략도 및 여러 동시 경로가 예시된 샘플 표면의 평면도이다.
도 3은 "다중 지점 센서(multipoint sensor)" 및 반사 스캐닝 시스템을 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 예시적인 실시예의 개략도 및 연속적인 경로의 여러 예가 예시된 샘플 표면의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 국부적 배향 및/또는 높이 또는 거칠기를 측정하기 위한 방법의 단계를 예시하는 흐름도이다.

샘플 또는 비교측정기의 표면(S)의 국부적 배향 및/또는 높이를 측정하기 위한 장치(1)는 그 자체로 공지된 방식으로 다음을 포함한다:

- 광원(2)으로서, 예를 들어 폴리크로매틱 광 빔(9)을 발생시키도록 구성된 백색 발광 다이오드 또는 임의의 다른 백색 광원,

- 샘플의 표면(S)에 발생된 광 빔(9)을 집속시키고 표면(S)으로부터 반사된 광 빔(9)을 수광하도록 구성된 시준기(3) 및 축상 색수차 대물 렌즈(4)(또는 라이트 펜(light pen))를 연속적으로 포함하는, 투영 대물 렌즈,

- 투영 대물 렌즈를 통과한 후에 반사된 광 빔(9)의 스펙트럼 분포를 결정하도록 구성된 분광사진기와 같은 스펙트럼 분석 시스템(5),

- 표면(S)의 축상 위치를 계산하기 위해 이 스펙트럼 분포를 분석할 수 있도록 하는 신호 처리 수단.

광원(2), 투영 대물 렌즈, 및 분광사진기(5)는 적어도 하나의 광섬유(6)에 의해 연결될 수 있다. 그 자체로 공지된 방식으로, 광원(2) 및 분광사진기(5)는 옵트로닉 박스(optronic box)에 수용될 수 있으며, 상기 옵트로닉 박스는 적어도 하나의 광섬유(6)에 의해 투영 대물 렌즈에 그리고 케이블에 의해 처리 수단에 연결될 수 있다. 적절한 경우, 투영 대물 렌즈(3, 4)도 옵트로닉 박스에 수용될 수 있다. 이 경우, 광섬유(6)는 선택 사항이라는 점에 유의할 것이다.

광원(2)은 레이저와 같은 모노크로매틱 광원과 반대로 폴리크로매틱 광 빔(9)을 발생시킨다. 폴리크로매틱 광 빔의 구현은 실제로 크로매틱 공초점 측정을 허용하고 특히 측정 축선을 따라 축상 색수차를 제공하여 측정 장치의 어떠한 변위도 없이 거리 측정을 허용한다.

더욱이, 광 빔은 공간적 및 시간적 간섭성이 있는 레이저 빔과 대조적으로 낮은(공간적 및 시간적) 간섭성을 갖는다.

라이트 펜슬(4)은 공지된 축상 색수차를 가지며, 그 자체로 공지된 방식으로, 광학 축선이 동축이 되도록 대물 렌즈에 배치된 일련의 렌즈를 포함한다.

도 1에 예시된 제 1 실시예에서, 장치(1)는 "포인트 센서(point sensor)"이다. 광원(2)은 폴리크로매틱이고, 라이트 펜슬(4)은 광원(또는 보다 구체적으로 핀홀처럼 작용하는 광섬유(6)의 단부)의 모노크로매틱 이미지 세트를 형성한다. 이러한 이미지는 공간에서 관찰 직선 세그먼트를 정의하며 광원의 각각의 이미지는 라이트 펜슬(4)에 대한 그것의 파장과 그것의 집속 거리에 의해 정의된다. 이러한 동일한 라이트 펜슬(4)은 후방 산란 광 빔(9)을 추가로 집광하여 공간 필터링 구멍으로서 작용하는 광섬유(6)의 단부에 모노크로매틱 이미지 세트의 공통 폴리크로매틱 이미지를 형성한다. 이러한 폴리크로매틱 이미지는 샘플에서 광 빔(9)이 직면한 다른 인터페이스의 파장으로 구성된다.

폴리크로매틱 이미지는 이어서 광섬유(6)를 통해 분광사진기(5)로 전송된다. 거기서 측정된 스펙트럼은 이어서 샘플이 색수차(관찰 직선 세그먼트)에 의해 커버되는 공간의 내부에 배치될 때 광 빔(9)이 직면한 인터페이스에 대응하는 하나 이상의 피크(들)를 보여준다. 예를 들어, 샘플이 불투명한 표면(S)을 포함하는 경우, 표면(S)에서 선명한 이미지가 얻어지는 단일 파장의 광원(2)이 있다. 신호 처리 수단은 라이트 펜슬(4)과, 분광사진기(5)로 확인된 파장으로부터의 표면(S) 사이의 거리를 추론하는 것을 허용한다.

도 2에 예시된 제 2 실시예에서, 장치(1)는 "라인 센서(line sensor)"이고 라인을 따라 정렬된 포인트 세트의 동시 측정을 허용한다. 포인트 센서와 달리, 라인 센서는 광원(2)에 의해 발생된 광을 라이트 펜슬(4)의 입력부까지 그리고 라이트 펜슬(4)에서 다시 분광사진기(5)로 안내하도록 구성된 일련의 광섬유(6)를 포함한다. 더욱 상세하게는, 이들 광섬유(6)의 단부는 측면 측정 필드(특히 라인)를 정의하도록 공간적으로 조직한다. 이들 광섬유(6) 각각에 의해 방출된 광 빔(9)은 스플리터(8)를 통해 라이트 펜슬(4)에서 표면(S)까지 전파되며, 여기서 광 빔은 광학 축선을 따라 분산된다. 포인트 센서와 유사하게, 측면 필드의 각각의 지점에 대해 완벽하게 집속된 각각의 파장은 샘플의 표면(S)에서 반사되어 라이트 펜슬(4)에서 반대 배향으로 전파되며 스플리터(8)와 광섬유(6)를 통해 분광사진기(5)의 입력부까지 안내된다. 분광사진기(5)는 라인의 각각의 측정 지점에 해당하는 스펙트럼을 시각화하기 위해 광 검출기를 포함한다.

도 3에 예시된 제 3 실시예에서, 장치(1)는 "다 지점 센서(multipoint sensor)"이다. 이것은 여러 광원이 질서정연하게 배치되는 센서이지만 라인 센서의 경우처럼 반드시 정렬되는 것은 아니다. 예를 들어, 삼각형의 세 점, 정사각형 또는 직사각형의 네 점, 원 위에 분포된 N 개의 점, 그리고 기하학적 패턴에 따라 분포된 일반적으로 N 개의 지점일 수 있다. 이러한 광원 지점은 도 3에 표시된 것처럼, 각각 단일 지점 제어기에서 파생된 광섬유의 단부가 될 수 있으며, 여기서 지점들이 반드시 정렬되지는 않은 도 2와 유사하게 섬유 빔의 단부가 반드시 정렬되지 않는다.

신호 처리 수단은 통합 구간(s) 동안 투영 대물 렌즈를 통해 샘플의 표면(S)으로부터 반사된 광 빔(9)의 총 에너지(J)를 측정하도록 구성된 광학 센서(7), 및 아래에서 더 상세하게 설명되는 상기 방법을 실행하도록 구성된, 처리 유닛, 예를 들어 컴퓨터 또는 서버를 포함한다. 처리 유닛은 예를 들어 프로세서, 마이크로프로세서, 마이크로 제어기 등의 유형의 컴퓨터를 포함할 수 있다. 장비는 또한 제어 수단(터치 스크린, 키보드, 마우스, 버튼 등)을 포함한다.

검사 또는 점검할 표면(S)의 거칠기에 대한 장치(1)의 민감도를 감소시키기 위해, 장치(1)는 투영 대물 렌즈에 결합되고 광학 센서(7)의 통합 구간 동안 미리 결정된 경로(11)를 따라 투영 대물 렌즈의 광학 축선에 대해 상대적으로 광 빔(9)의 전파 축선을 이동하도록 구성된 스캐닝 시스템(10)을 더 포함한다. 스캐닝 시스템(10) 덕분에, 광학 센서(7)에 의해 측정된 총 에너지는 미리 결정된 경로(11)를 따라 샘플의 표면(S)으로부터 반사된 광 빔(9)의 총 에너지(11)의 동적 공간 평균에 해당한다. 따라서 장치(1)는 더이상 엄수하는 측정을 수행하지 않고, 그동안 측정 지점은 통합 구간 동안 표면(S)에 고정되지만 광학적으로 평균화된 공간 측정이 기계적 탐침의 팁에 균등한, 광학 센서(7)의 통합 구간 동안 표면(S)에서 측정 지점의 움직임으로부터 초래된다. 따라서 장치(1)의 측정은 수차를 발생시키지 않고 측정 표면(S)을 확대함으로써 신뢰할 수 있게 된다.

광학 센서(7)는 통합 구간(광학 평균) 동안 경로(11)를 따라 변위하는 동안 측정 지점으로부터 반사된 광 빔(9)의 총 에너지를 단일 측정만 수행하고, 평균화된 복수 측정(개별 측정들의 평균)은 수행하지 않는다는 점에 유의해야 한다. 따라서 평균화는 실시간으로 이루어지므로, 평균화된 측정값을 얻는 동안 공칭 속도로 센서를 사용할 수 있다. 또한, 광학적으로 수행되므로, 이 평균을 만들기 위해 추가 소프트웨어 처리가 필요하지 않으므로 필요한 연산 능력이 제한된다.

따라서 장치(1)에 의해 만들어진 동적 공간 평균화는 개구 수(numerical aperture) 또는 측정 스폿의 크기에 관계없이, 샘플의 실제 표면 거칠기(S)를 평균화할 수 있게 한다. 실제로, 라이트 펜슬(4)이 낮은 개구 수 또는 큰 측정 스폿을 가질 때, 표면 거칠기(S)는 반드시 광학 센서(7)에 의해 증폭된다: 스캐닝 시스템(10)의 추가는 거칠기 및 라이트 펜슬(4)의 특성의 조합으로 인해 샘플의 표면(S)의 거칠기뿐만 아니라 라이트 펜슬(4)에 의해 도입된 인공물을 광학적으로 평균화하는 것을 허용한다. 따라서 처음에는 로컬 배향 및/또는 높이를 측정하는데에 적합하지 않은 라이트 펜을 사용하는 것이 이제 가능하지만, 이론적 제한을 극복함으로써 정확도 측정을 수행하기 위해 넓은 작동 거리, 넓은 측정 범위 또는 높은 광도측정 효율과 같은 다른 이점이 있다.

이를 위해, 신호 처리 수단에 의해 광 센서(7)의 출력에서 획득된 신호는 광 센서(7)의 통합 구간 동안 통합된 모든 피크의 합에 해당한다. 획득된 피크 또는 평균화 피크는 따라서 표면의 반사율에 의해 가중치가 부여된(weighted) 이 통합 구간 동안 직면하는 다른 고도의 분포에 따라 넓어진다. 평균낸 피크의 중심은 고도의 평균값에 해당하므로, 원하는 높이 및/또는 배향 측정 값이 된다.

적절한 경우, 처리 수단은 평균화 피크의 한계, 특히 국부 극값(거칠기 피크 및 최저점), 대칭 또는 심지어 모양(오히려 피크 유형 또는 최저점 유형)을 결정하도록 그리고 그로부터 표면(S)의 구조 및/또는 그 질감에 대한 정보를 추론한다. 한 변형에서, 국부 극값은 예를 들어 표면(S)의 거칠기를 결정하는 데 사용될 수 있다. 따라서 "Ra"(평균 편차) 또는 "Rt"(총 편차) 또는 Rsk(높이 분포 비대칭) 또는 Rku(높이 분포 폭)와 같은 대칭 매개 변수와 같은 기존 표준에 의해 정의된 표준 매개 변수를 결정할 수 있다. 또 다른 변형에서, 피크의 상한은 릴리프의 평균값보다는 정점의 위치를 결정하는 데 사용될 수 있으며, 따라서 본래 표면 거칠기의 정점을 기반으로 하는 기계적 탐침에 의해 제공되는 것과 가까운 거리 측정을 제공한다.

바람직하게는 작업자가 측정 스폿의 움직임을 감지하는 것을 방지하고 망막 저항으로 인한 깜박임을 회피하기 위해, 광학 센서(7)의 측정 속도는 50Hz 이상이다. 그러나 측정은 예를 들면, 더 큰 통합 시간을 필요로 하는 매우 빈약하게 반사하는 표면에서 필요한 경우 질저하 없이 낮은 속도로 수행될 수 있다. 일반적으로 1Hz 초과의 주파수를 사용할 수 있다.

일반적으로, 검사 또는 점검할 샘플은 기계 부품이다. 따라서 그것의 거칠기는 제조 방법에서 기인하므로 특정 방향(예를 들어, 기계 방향)으로 배향될 수 있다. 스캐닝 시스템(10)이 표면(S)의 릴리프의 동적 공간 평균화(광학 평균화)를 만드는 것을 보장하기 위해, 따라서, 경로(11)가 이 기계 방향에 평행한 직선이 아닌 것이 바람직하다. 기계 방향은 일반적으로 점검 또는 검사를 수행하는 작업자에게 보이지도 않고 알 수도 없기 때문에 따라서 경로(11)는 바람직하게는 전방향(omnidirectional)이다. 전방향 경로(11)의 예는 제한 없이, 원, 타원, 난형, 등 유형의 폐곡선 또는 스캔(즉, 스캐너의 방식으로 두 개의 수직 방향을 따른 측정 지점의 동시 또는 연속 변위)을 포함한다. 폐쇄형 및 보다 구체적으로는 원형 곡선 유형의 경로(11)를 선택하면 거칠기 유형이 무엇이든 보다 균일한 공간 평균화를 얻을 수 있다는 점에 유의할 것이다.

광학 센서(7)의 통합 구간 동안 경로(11)를 따라 측정 스폿에 의해 이동한 거리는 효과적인 공간 평균화를 얻고 표면(S)의 거칠기를 매끄럽게 하기에 충분해야 하며, 특히 표면(S)의 거칠기에 의존한다. 특히, 표면(S)의 거칠기가 클수록 통합 구간 동안 표면(S)의 측정 스폿에 의해 이동된 거리를 증가시키기 위해 표면(S) 상의 전파 축선의 변위 속도가 크다. 그렇기 때문에 일반적으로 통합 구간 동안 측정 스폿에 의해 이동된 거리는 30㎛와 600㎛ 사이, 바람직하게는 50㎛와 400㎛ 사이로 구성된다. 따라서, 이 거리를 통해 기계적 탐침의 접촉 표면과 균등한 결과를 얻을 수 있다.

바람직하게는, 광학 센서(7)의 통합의 구간 동안, 측정 스폿은 경로(11)를 따라 배치된 표면(S)의 각각의 영역에 한 번만 적용된다. 즉, 측정 스폿은 광학 센서(7)의 동일한 통합 구간 동안 동일한 위치에서 여러 번 통과하지 않는다. 예를 들어, 원형 경로(11)의 경우, 측정 스폿은 측정 구간 동안 기껏해야 원의 둘레까지 이동한다. 측정 스폿이 동일한 통합 구간 동안 동일한 위치에서 여러 번 통과하는 경우, 공간 평균화를 충분히 하는 것을 확실하게 하도록 결정적인 비-중첩 통합 구간 동안 경로(11)를 따라 측정 지점에 의해 이동된 거리이다. 따라서 이러한 비-중첩 거리는 바람직하게는 30㎛와 600㎛ 사이, 일반적으로 50㎛와 400㎛ 사이로 구성된다.

적절한 경우, 스캐닝 시스템(10)이 이를 허용할 때 표면(S)상의 전파 축선의 변위 속도가 프로그래밍될 수 있다. 선택적으로, 전파 축선의 변위 속도가 프로그래밍될 수 있을 때, 장치(1)는 표면(S)의 거칠기를 결정하기 위해 사용될 수도 있다. 이러한 목적을 위해, 전파 축선의 변위 속도는 경로(11)를 따라 통합 시간 동안 측정 스폿에 의해 이동된 거리가 작도록 선택된다. 따라서 이동된 거리는 측정할 표면(S)의 거칠기에 의존하고, 표면(S)이 거칠수록 이동된 거리가 더 커질 수 있다. 일반적으로, 이동된 거리는 바람직하게는 30㎛ 미만, 예를 들어 1㎛ 내지 20㎛ 정도이다. 실제로, 이러한 거리를 이동함으로써, 광학 센서(7)는 통합 시간 동안 광학 평균을 만들지 않고, 측정되는 총 에너지가 매우 짧은 경로(11)에 해당한다. 따라서 그것은 표면(S)의 거칠기가 측정되는 것이고 광학 평균을 만들지 않는다.

대안적으로 또는 추가적으로, 위에서 지적한 바와 같이, 표면(S)의 거칠기는 처리 수단을 사용하여 국부 극값을 결정함으로써 결정될 수 있다.

스캐닝 시스템(10)은 측정 스폿이 엄수되지 않는(non-punctual) 경로(11)를 이동하도록 전파 축선을 이동시킬 수 있는 임의의 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 스캐닝 시스템(10)은 전파 축선의 굽힘(또는 벗어남) 없이 전송 중에 작동하고 장치(1)에 삽입될 수 있다. 변형으로서, 스캐닝 시스템(10)은 광 빔(9)의 광학 경로에 적어도 하나의 접힘을 생성함으로써 반사 상태로 작동할 수 있다.

제 1 실시예에서, 스캐닝 시스템(10)은 라이트 펜슬(4)의 상류에 있는 장치(1)에 통합된다. 바람직하게는, 스캐닝 시스템(10)은 시준기(3)와 라이트 펜슬(4) 사이에 통합된다.

대안적으로, 스캐닝 시스템(10)은 광원 지점을 이동하도록 또는 라이트 펜슬(4)의 하류로 이동시키도록 광섬유(6)와 시준기(3) 사이에 고정될 수 있다.

예를 들어, 제 1 실시예에서, 스캐닝 시스템(10)은, 스펙클 리듀서(Speckle reducer) 또는 촬영 카메라의 광학 안정기의 방식으로, 제어된-탈중심 렌즈(controlled-decentration lens), 즉 진동하게 만들어 광학 축선을 탈중심하도록 구성된 메카니즘과 관련된 렌즈를 포함한다. 이어서, 그 메카니즘에 의해 발생된 진동들이 굽힘 없이 광 빔(9)의 광학 축선을 탈중심시킨다.

이 실시예는 공간 절약형 스캐닝 시스템(10)을 얻을 수 있게 하여 광학 축선의 초기 경로(11)를 굽힘 없이 유지시켜 준다.

대안적으로, 렌즈의 탈중심을 제어하기 위한 다른 수단, 일반적으로 광학적 기능(초점 거리, 중심맞춤)이 전기적 명령에 의해 수정될 수 있는 액체 또는 액정 렌즈가 사용될 수 있다.

제 2 실시예에서, 스캐닝 시스템(10)은 하나의 입력면이 위치되어 상기 입력면 상의 도달의 수준에서 광 빔(9)의 전파 축선에 수직인 평면에 대해 0이 아닌 각도를 제공하도록 하는 프리즘을 포함한다. 프리즘은 이 평면에 수직이고 전용 모터(12)에 의해 회전되는 축선을 중심으로 회전 이동가능하게 장착된다.

예를 들어, 프리즘은 시준기(3)와 라이트 펜슬(4) 사이의 광 빔(9)의 광학 경로에 배치된 웨지 프리즘(wedge prism)을 포함할 수 있다. 샘플의 표면(S) 상의 측정 스폿으로 이어지는 경로(11)는 원이 되고, 그 원의 반경은 고정되며 입력면과 평면 사이의 각도에 의존한다.

프리즘의 입력면과 평면 사이의 각도는, 25㎛와 30㎛ 사이로 구성된 전파 축선의 탈중심을 얻기 위해 0.5°일 수 있다. 경로(11)는 직경이 50㎛와 60㎛ 사이로 이루어진 원이다.

프리즘은 모터(12)에 의해 회전될 수 있다. 바람직하게는, 모터(12)는 균일한 회전 운동에 따라 진동을 발생시키지 않고 50Hz보다 큰 주파수에서 프리즘을 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 중공-샤프트 DC 모터(12)가 사용될 수 있다. 그런 다음 이러한 모터(12)는 시준기(3)와 라이트 펜슬(4) 사이에서 프리즘을 사용하여 투영 장치(1)에 고정될 수 있으며, 따라서 프리즘의 이동의 광원을 오프셋시키는 것을 회피한다. 그러므로, 라이트 펜슬(4)을 조정할 필요가 없고, 이 스캐닝 시스템(10)은 임의의 유형의 라이트 펜슬(4)과 조합하여 사용될 수 있다. 바람직하게는, 장치는 측정을 방해하기 쉬운 진동을 감소시키기 위해 균형 맞춰진다. 장치가 충분히 균형이 맞춰지지 않는 경우, 측정 속도는 바람직하게는, 장치의 공진 주파수를 여기하지 않고 진동을 제한하고 작업자에게 불편할 수 있는 소음을 감소시키도록 높게 선택된다.

제 3 실시예에서, 스캐닝 시스템(10)은 광원 지점을 이동함으로써 빔의 전파 축선으로부터 편차를 생성하도록 광원(2)을 투영 대물 렌즈에 연결하는 광섬유(들)(6)를 이동시키도록 구성된 수단을 포함한다.

도 1에 에시된 제 4 실시예에서, 스캐닝 시스템(10)은 회전 축선 주위로 이동 가능하게 장착된 평면 거울을 포함하여 거울의 표면(S)이 이 회전 축선에 수직인 평면에 대해 0이 아닌 각도를 형성하도록 한다. 그러므로, 그것은 비대칭 움직임을 부과함으로써 라이트 펜슬(4)의 출력에서 스캐닝 시스템(10)에 의해 반사된 광 빔(9)의 위치를 변화시키는 것을 허용하는 반사 스캐닝 시스템(10)이다. 경로(11) 및 측정 스폿의 속도는 거울에 의해 적용된 움직임에 의해 정의된다.

이 실시예에서는, 따라서, 투영 대물 렌즈는 구부러진다. 바람직하게는, 스캐닝 시스템(10)은 시준기(3)와 라이트 펜슬(4) 사이에 배치되며, 여기서 광학 빔(9)은 시준된다.

예를 들어, 거울은 회전 축선과 전파 축선 사이의 각도가 45°가 되도록 거울을 배치할 수 있어, 시준기(3)와 상기 펜슬이 서로에 대해 90°로 배치되도록 한다.

거울의 표면(S)과 회전 축선 사이의 각도는 예를 들어 0.1°이다. 경로(11)는 직경이 약 50㎛ 정도인 원이다.

예를 들어, 거울은 샤프트의 단부와 거울 사이에 심(shim)을 삽입함으로써 회전 축선에 수직인 평면에 대해 기울어질 수 있다. 심의 두께 차이(가장 얇은 가장자리와 가장 두꺼운 가장자리 사이)는 다음 공식을 사용하여 결정된다.

여기서: e는 심의 두께 차이이다.

mirror는 거울과 심의 직경이다.

path는 측정 지점이 샘플 표면(S)에서 이동하는 원의 직경이다.

예를 들어, 직경이 56㎛이고 초점 거리가 10mm인 경로(11)의 경우, 심의 두께 차이는 70㎛이다.

거울은 모터(12)에 의해 회전 축선을 중심으로 회전될 수 있다. 예를 들어, 주파수가 1Hz 이상인 모터 샤프트(12)를 포함하는 직류 모터(12)가 예를 들어 100Hz 정도로 사용될 수 있다. 거울은 모터 샤프트(12)의 단부에 고정되고, 그 회전 축선은 샤프트의 회전 축선과 동축이다.

예를 들어, 광학 센서(7)가 10ms의 통합 구간(즉, 100Hz의 획득 속도)을 가질 때, 모터(12)의 회전 속도는 6,000 rpm이 될 수 있으며, 이는 센서 통합의 각각의 시간에 대해 1 공전(revolution)에 대한 평균화를 얻을 수 있다.

유리하게는, 직류 모터(12)의 사용은 거울의 회전 속도의 수정을 가능하게 하고, 따라서 광학 센서(7)의 통합 구간 동안 측정 지점에 의해 이동된 거리를 가능하게 한다. 그것의 아키텍쳐는 또한 그것을 장치(1) 내로 쉽게 통합할 수 있게 한다. 마지막으로 비용이 적당하다.

대안적으로, 거울은 스테퍼 모터(12)에 의해 회전될 수 있다.

제 5 실시예에서, 스캐닝 시스템(10)은 광 빔(9)에 광학적 편향을 도입하도록 구성된 배향가능한 거울을 포함한다. 이러한 스캐닝 시스템(10)은 여러 개의 액추에이터를 포함할 수 있으며, 따라서 폐쇄 또는 개방될 수 있는 임의의 곡선을 형성하는 2차원 경로(11)을 얻기 위하여 이들의 움직임을 조합하는 것을 가능하게 한다. 이러한 배향가능한 거울의 반응성은 매우 낮은 노이즈로 밀리초 정도이다.

액추에이터는 다음 그룹의 요소들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다:

- 경사가능 표면(거울)에 본딩된 하나 이상의 자석과 관련된 기준 기판에 고정된 자기 코일. 코일에서 전류의 인가는 자석(들)을 끌어당기거나 밀어내는 자기장을 생성하게 하고 거울의 광학 표면(S)을 각을 이루어 움직인다,

- 전극이 장착된 두 개의 압전 플레이트를 포함하는 바이모르프 압전 메커니즘. 전극에 전압의 인가는 플레이트 중 하나를 확장하고 다른 하나를 압축한다.

- 전극 및 기준 기판에 연결된 압전 플레이트를 포함하는 단형성(monomorphic) 압전 메커니즘,

- 사용되는 재료에 따라 압전 또는 전기 변형(electrostrictive) 효과에 의해 확장 또는 압축될 수 있는 플레이트 또는 디스크의 스택으로 구성된 액추에이터를 포함하는 압전 또는 전기 변형 스택,

- 상부 전극으로서 역할을 하는 중간 막에 특정 지점들-액추에이터-에서 부착된 연속적 또는 세그먼트로 된 반사막을 포함하는 한편, 하부 전극은 실리콘층에 에칭된, 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS). 이 두 개의 전극에 인가되는 전압은 멤브레인을 이동시키는, 따라서 거울을 이동시키는 정전기 장을 생성한다.

예를 들어, 적어도 하나의 압전식 액추에이터를 포함하는 배향가능한 거울의 경우, 선택한 기술에 따라 1kHz와 10kHz 사이로 이루어진 최대 주파수와 5㎛와 40㎛ 사이의 기계적 스트로크를 얻을 수 있다.

제 2 실시예에서, 스캐닝 시스템(10)은 라이트 펜슬(4)에 통합된다.

예를 들어, 일 실시예에서, 라이트 펜슬(4)의 렌즈 중 하나는 제어된 탈중심을 갖는다. 그 다음, 스캐닝 시스템(10)은 전파 축선을 탈중심하도록 라이트 펜슬(4)의 렌즈 중 하나를 진동시키도록 구성된 메커니즘을 포함한다. 메커니즘에 의해 발생된 진동은 광 빔을 굽힘 없이 광 빔(9)의 전파 축선을 탈중심시킨다.

Claims (25)

1. 샘플의 표면(S)의 국부적 배향 및/또는 높이를 측정하기 위한 크로매틱 공초점 측정 장치(1)로서,
   - 폴리크로매틱 광 빔(9)을 발생시키도록 구성된 광원(2),
   - 상기 샘플의 표면(S)에 상기 광 빔(9)을 인가하도록 구성된 축상 색수차 대물 렌즈(4)를 포함하는 투영 대물 렌즈(4)로서, 상기 광 빔(9)은 정의된 전파 축선을 갖는, 투영 대물 렌즈(4), 및
   - 상기 샘플의 표면(S)으로부터 반사된 광 빔(9)을 수광하고 통합 구간 동안 수광된 상기 반사된 광 빔(9)의 총 에너지를 측정하도록 구성된, 광학 센서를 포함하는 측정 장치에 있어서,
   상기 측정 장치(1)는 투영 대물 렌즈(4)에 결합되고 상기 광학 센서의 통합의 구간 동안, 미리 결정된 경로(11)를 따라 상기 투영 대물 렌즈(4)에 대해 상기 광 빔(9)의 전파 축선을 이동시키도록 구성된 스캐닝 시스템(10)을 더 포함하여,
   상기 광학 센서에 의해 측정된 총 에너지가 상기 미리 결정된 경로(11)를 따라 상기 샘플의 표면(S)으로부터 반사된 상기 광 빔(9)의 총 에너지의 동적 공간 평균에 해당하도록 하는 것을 특징으로 하는, 크로매틱 공초점 측정 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 광 빔은 낮은 간섭성을 갖는, 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 투영 대물 렌즈(4)는 시준기(3)를 더 포함하고, 상기 스캐닝 시스템(10)은 상기 시준기(3)와 상기 축상 색수차 대물 렌즈(4) 사이에 배치되는, 장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 스캐닝 시스템(10)은 축상 색수차 대물 렌즈(4)에 통합되는, 장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 투영 대물 렌즈(4)를 상기 광원(2)에 연결하도록 구성된 광섬유(6)를 더 포함하고, 상기 투영 대물 렌즈(4)는 시준기(3)를 더 포함하고, 상기 스캐닝 시스템(10)은 상기 광섬유(6)와 상기 시준기(3) 사이에 배치되는, 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 스캐닝 시스템(10)은 정의된 속도로 상기 샘플의 표면(S) 위로 상기 전파 축선을 이동하여 상기 통합 구간 동안 상기 샘플의 상기 표면(S) 위에 상기 전파 축선에 의해 이동된 거리가 30㎛와 600㎛ 사이, 바람직하게는 50㎛와 400㎛ 사이인, 장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 경로(11)는 폐쇄 루프인, 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 스캐닝 시스템(10)은 1Hz 이상, 바람직하게는 50Hz 초과의 주파수에서 상기 경로(11)를 따라 상기 전파 축선을 이동시키도록 구성되는, 장치.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 경로(11)는 선, 폐곡선, 원, 스캔의 형태들 중 한가지를 갖는, 장치.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스캐닝 시스템(10)은 다음 요소들:
    - 제어된-탈중심 렌즈(controlled-decentration lens),
    - 입력면이 위치되어 상기 입력면 상의 도달의 수준에서 광 빔(9)의 전파 축선에 수직인 평면에 대해 0이 아닌 각도를 제공하도록 하는 프리즘으로서, 상기 프리즘은 상기 평면에 수직인 축선을 중심을 회전하여 이동가능되게 장착되는, 프리즘,
    - 상기 광원(2)을 상기 투영 대물 렌즈(4)에 연결하는 적어도 하나의 광섬유(6)를 이동시켜 광원 지점을 이동함으로써 상기 광 빔의 전파 축선의 편차를 생성하도록 구성된 수단,
    - 회전 축선 중심으로 이동가능하게 장착된 평면 거울로서, 상기 거울의 표면(S)이 상기 회전 축선에 대해 수직한 평면에 대해 0이 아닌 각도를 형성하는, 평면 거울,
    - 상기 광 빔(9)에 광학적 편차를 도입하도록 구성된 배향가능한 거울(orientable mirror) 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면(S)으로부터 반사된 상기 광 빔(9)의 스펙트럼 분포를 결정하도록 구성된 스펙트럼 분석 시스템(5)을 더 포함하는, 장치.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 장치(1)를 사용하여 샘플의 표면(S)의 높이 또는 위치를 측정하는 크로매틱 공초점 측정 방법으로서,
    - 폴리크로매틱 광 빔(9)을 발생시키는 단계,
    - 샘플의 표면(S)에 광 빔(9)을 인가하는 단계(S1)로서, 상기 광 빔(9)은 상기 장치(1)의 투영 대물 렌즈(4)를 사용하여 정의된 전파 축선을 갖는, 단계, 및
    - 상기 장치(1)의 광학 센서에 의해 상기 표면(S)으로부터 반사된 광 빔(9)을 수광하고(S3), 통합 구간 동안 수광된 상기 반사된 광 빔(9)의 총 에너지를 측정하는(S4) 단계를 포함하는, 방법에 있어서,
    상기 광학 센서에 의해 상기 표면(S)으로부터 반사된 상기 광 빔(9)의 수광 동안 미리 결정된 경로(11)를 따라 상기 투영 대물 렌즈(4)에 대해 상기 광 빔(9)의 전파 축선을 이동시키는 단계(S2)를 더 포함하여, 상기 광학 센서가 상기 미리 결정된 경로(11)를 따라 상기 샘플의 표면(S)으로부터 반사된 상기 광 빔(9)의 총 에너지의 동적 공간 평균을 만들도록 하는 것을 특징으로 하는, 방법.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 동적 공간 평균으로부터 상기 표면(S)의 높이 또는 위치를 정의하는 단계를 더 포함하는, 방법.
14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 반사된 광 빔(9)은 표면(S) 상에서 상기 광 빔(9)이 직면한 인터페이스에 대응하는 하나 이상의 피크(들)를 결정하도록 구성된 분광사진기(5)로 전송되고, 상기 방법은 결정된 피크들의 합이 상기 통합 구간 동안 만들어져 평균화 피크를 얻는 단계 및 평균화 피크의 무게중심이 결정되는 단계를 더 포함하는, 방법.
15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 빔(9)의 전파 축선은 폐쇄 경로(11)를 따라 이동되는, 방법.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 광 빔(9)의 전파 축선은 1Hz 이상, 바람직하게는 50Hz 초과의 주파수에서 상기 경로(11)를 따라 이동되는, 방법.
17. 제 12 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통합 구간 동안 상기 샘플의 표면(S) 위로 상기 전파 축선에 의해 이동된 거리가 30㎛와 600㎛ 사이, 바람직하게는 50㎛와 400㎛ 사이로 측정되는, 방법.
18. 제 12 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경로(11)는 선, 폐곡선, 원, 스캔의 형태들 중 한가지를 갖는, 방법.
19. 제 12 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전파 축선의 변위 속도를 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
20. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 크로매틱 공초점 측정 장치(1)를 사용하여 샘플의 표면(S)의 거칠기를 결정하는 방법으로서,
    - 폴리크로매틱 광 빔(9)을 발생시키는 단계,
    - 상기 샘플의 표면(S)에 상기 광 빔(9)을 인가하는 단계(S1)로서, 상기 광 빔(9)은 상기 장치(1)의 투영 대물 렌즈(4)를 사용하여 정의된 전파 축선을 갖는, 단계, 및
    - 상기 장치(1)의 광학 센서에 의해 상기 표면(S)으로부터 반사된 광 빔(9)을 수광하고(S3), 통합 구간 동안 수광된 상기 반사된 광 빔(9)의 총 에너지를 측정하는(S4) 단계를 포함하는, 방법에 있어서,
    상기 광학 센서에 의해 상기 표면(S)으로부터 반사된 상기 광 빔(9)의 수광 동안 미리 결정된 경로(11)를 따라 상기 투영 대물 렌즈(4)에 대해 상기 광 빔(9)의 전파 축선을 이동시키는 단계(S2)를 더 포함하여, 상기 광학 센서가 상기 미리 결정된 경로(11)를 따라 상기 샘플의 표면(S)의 거칠기를 측정하도록 하는 것을 특징으로 하는, 방법.
21. 제 20 항에 있어서,
    상기 광 빔(9)의 전파 축선은 1Hz 이상의 주파수에서 경로(11)를 따라 이동되는, 방법.
22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
    상기 통합 구간 동안 상기 샘플의 표면(S)에서 상기 전파 축선에 의해 이동된 거리가 1㎛와 20㎛ 사이로 측정되는, 방법.
23. 제 20 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    미리 결정된 경로(11)를 따라 상기 광 빔의 총 에너지의 국부 극값을 확인하는 단계를 더 포함하는, 방법.
24. 제 23 항에 있어서,
    상기 반사된 광 빔(9)은 상기 표면(S)에서 상기 광 빔(9)이 직면한 인터페이스에 대응하는 하나 이상의 피크(들)를 결정하도록 구성된 분광사진기(5)로 전송되고,
    상기 방법은 평균화 피크를 얻기 위해 상기 통합 구간 동안 피크들의 합을 만들고 상기 평균화 피크의 한계를 결정함으로써 국부 극값이 결정되는 단계를 더 포함하는, 방법.
25. 제 20 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사된 광 빔(9)은 상기 표면(S) 상에서 상기 광 빔(9)이 직면한 인터페이스에 대응하는 하나 이상의 피크(들)를 결정하도록 구성된 분광사진기(5)로 전송되고,
    상기 방법은 이렇게 결정된 피크들의 합이 상기 통합 구간 동안 만들어져 평균화 피크를 얻는 단계 및 상기 평균화 피크의 모양 및/또는 대칭이 결정되는 단계를 더 포함하는, 방법.

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