KR20220148554A - A micorscopy system - Google Patents
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Abstract
Description
아래의 실시예들은 현미경 시스템에 관한 것이다.The examples below relate to a microscope system.
현미경은 광원, 대물렌즈의 초점과 광검출기 앞의 핀홀(pinhole)이 공액 관계에 놓이게 되어서 빔 주사 방식을 결합하게 되면 대물렌즈의 초점 평면(in-focus)의 신호만 받아들이고 초점 평면 밖(out-of-focus)의 신호를 차단할 수 있게 된다. 따라서 고분해능, 비침습, 2차원 광학 절편(optical section)영상을 얻을 수 있다.When the beam scanning method is combined because the light source, the focus of the objective lens, and the pinhole in front of the photodetector are in a conjugate relationship, the microscope accepts only the in-focus signal of the objective lens and out-of-focus plane (out-of-focus). of-focus signal can be blocked. Therefore, high-resolution, non-invasive, two-dimensional optical section images can be obtained.
여러 분야에서 현미경이 많이 이용되고 있다. 그 중에서도 시편의 절편화 없이 체내의 영상 (in-vivo)을 실시간으로 얻기 위한 시도로 현미경이 이용되고 있다. 이런 이유는 시편의 절편화 과정에서 조직 및 구조가 손상 및 오염될 가능성이 있기 때문이다. 따라서 손상 없이 외부로부터 생체 내부로의 접근이 매우 중요하다. 하지만 다양한 매질로 구성되어 있는 생체 시편은 외부로 부터의 깊이가 깊어질수록 빛의 산란(scattering)이 많이 일어나기 때문에 영상의 분해능 및 신호의 세기, 광학 절편 성능이 떨어지므로 우수한 영상을 얻기 힘들다. 따라서 광학 현미경의 투과 깊이가 매우 중요하다.Microscopy is widely used in many fields. Among them, a microscope is used in an attempt to obtain an in-vivo image in real time without sectioning the specimen. This is because there is a possibility of tissue and structure damage and contamination during the sectioning process of the specimen. Therefore, it is very important to access the inside of the living body from the outside without damage. However, in a biological specimen composed of various media, the greater the depth from the outside, the more scattering of light occurs. Therefore, the penetration depth of an optical microscope is very important.
초고속 광원을 이용하여 초점 내에서만 일어나는 이광자 현상을 이용하여 고분해능, 비침습, 2차원 광학 절편영상을 얻어내는 이광자 (two-photon) 현미경의 경우 수백 um에서도 우수한 영상을 얻을 수 있는 높은 투과깊이를 가지기 때문에 광학 현미경의 낮은 투과 깊이를 극복하기 위해서 많이 이용된다. 하지만 초고속 광원은 수 억원 대의 고가 장비라는 단점이 있다.In the case of a two-photon microscope that obtains high-resolution, non-invasive, two-dimensional optical sectioning images by using a two-photon phenomenon that occurs only within a focus using a high-speed light source, it has a high penetration depth that can obtain excellent images even at several hundred um. Therefore, it is widely used to overcome the low penetration depth of optical microscopes. However, the high-speed light source has the disadvantage that it is expensive equipment worth hundreds of millions of dollars.
최근에는 저가의 레이저를 이용하여 높은 투과 깊이를 가지는 광학 현미경을 만들기 위한 노력이 이루어지고 있다. 산란되는 광자를 제외한 초점 평면에만 도달하는 탄도광(ballistic)만을 검출해서 영상화 하는 초점내 변조 현미경 (Focal modulation microscope)이 바로 그 예다.Recently, efforts have been made to make an optical microscope having a high penetration depth using a low-cost laser. A focal modulation microscope that detects and images only ballistic light reaching only the focal plane excluding scattered photons is an example.
대물렌즈의 후구경(back aperture)을 절반으로 나누어서 각각에 다른 파장 즉, 다른 광주파수(optical frequency)의 빛을 입사시키게 되면 빛이 진행하는 동안은 서로 간섭하지 않다가 초점평면에서 두 빛이 만나게 되면, 서로 간섭하여 두 빛의 광주파수의 차이로 광강도(intensity)의 맥놀이(beat)가 일어난다. 이 맥놀이 신호만을 검출하게 되면 산란 빛의 영향을 받지 않고 향상된 투과 깊이를 얻을 수 있다. 따라서, 광 변조 광원을 이용하여 높은 투과성을 가지는 광원 광학계의 개발과 이를 활용한 광학 현미경 시스템 개발이 필요한 실정에 있다.If the back aperture of the objective lens is divided in half and light of a different wavelength, that is, a different optical frequency, is incident on each, the two lights do not interfere with each other while the light travels, and then the two lights meet at the focal plane. Then, they interfere with each other and a beat of light intensity occurs due to the difference in the light frequencies of the two lights. If only this beat signal is detected, an improved penetration depth can be obtained without being affected by scattered light. Therefore, there is a need to develop a light source optical system having high transmittance using a light modulated light source and an optical microscope system using the same.
국내 공개 특허 공보 제2013-0083258호는 현미경에 관한 기술적 사상을 개시하고 있다.Korean Patent Publication No. 2013-0083258 discloses a technical idea related to a microscope.
일 실시예에 따른 목적은 대면적의 시편 위에 존재하는 미세한 크랙, 손상 등을 200 nm의 공간 분해능으로 실시간 이미징 및 검사할 수 있는 현미경 시스템을 제공하는 것이다. An object according to an embodiment is to provide a microscope system capable of real-time imaging and inspection of microscopic cracks, damage, etc. existing on a large-area specimen with a spatial resolution of 200 nm.
일 실시예에 따른 목적은 크기가 상이한 두 가지의 시편에 대한 검사를 동시에 진행할 수 있는 현미경 시스템을 제공하는 것이다.An object according to an embodiment is to provide a microscope system capable of simultaneously performing an inspection of two specimens having different sizes.
일 실시예에 따른 목적은 보다 간단하고 컴팩트한 구조를 지니면서 고해상도로 정밀하게 시편에 대한 검사를 수행할 수 있는 현미경 시스템을 제공하는 것이다.An object according to an embodiment is to provide a microscope system capable of accurately inspecting a specimen with high resolution while having a simpler and more compact structure.
일 실시예에 따른 현미경 시스템은, 제1 시편의 표면을 이미징할 수 있는 제1 광학 장치, 제2 시편의 표면을 이미징할 수 있는 제2 광학 장치 및 상기 제1 광학 장치 및 상기 제2 광학 장치을 향하여 빔을 방출할 수 있는 광원부를 포함하고, 상기 광원부에서 방출되는 빔은 제1 빔과 제2 빔으로 나뉘고, 상기 제1 빔은 제1 광학 장치를 향하며, 상기 제2 빔은 제2 광학 장치로 향하며, 상기 제1 광학 장치와 상기 제2 광학 장치는 서로 동기화될 수 있다.A microscope system according to an embodiment includes a first optical device capable of imaging a surface of a first specimen, a second optical device capable of imaging a surface of a second specimen, and the first optical device and the second optical device a light source unit capable of emitting a beam toward the light source unit; and the first optical device and the second optical device may be synchronized with each other.
이 때, 상기 제1 시편의 크기는 상기 제2 시편의 크기보다 클 수 있다. In this case, the size of the first specimen may be larger than the size of the second specimen.
상기 현미경 시스템은 제1 광학 장치와 상기 제2 광학 장치를 서로 동기화 시키기 위한 제어부를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부는, 상기 제2 광학 장치에서 제2 시편의 표면을 이미징하기 위해 설정된 제2 설정값을 기 설정된 비율만큼 가산시키는 연산을 통하여 제1 설정값을 도출하고, 상기 제1 설정값에 의하여 상기 제1 광학 장치를 제어할 수 있다.The microscope system may further include a control unit for synchronizing the first optical device and the second optical device with each other. The control unit derives a first set value through an operation of adding a second set value set for imaging the surface of a second specimen in the second optical device by a preset ratio, and based on the first set value, The first optical device may be controlled.
또한, 상기 현미경 시스템은, 상기 광원부, 상기 제1 광학 장치 및 상기 제2 광학 장치 사이에 배치되어 상기 광원부에서 방출되는 빔을 제1 빔과 제2 빔으로 나눌 수 있는 제3 빔스플리터, 상기 광원부와 상기 제3 빔스플리터 사이에 배치되어 상기 광원부에서 방출되는 빔의 세기를 감쇄시킬 수 있는 빔감쇄기(Beam attenator) 및 상기 광원부와 상기 빔감쇄기 사이에 배치되어 상기 사각형 형상의 빔을 원형 형상의 빔을 변환시키는 제1 아이리스 조리개(Iris diaphragm)를 더 포함할 수 있다. In addition, the microscope system may include a third beam splitter disposed between the light source unit, the first optical device, and the second optical device to divide a beam emitted from the light source unit into a first beam and a second beam, the light source unit and a beam attenator disposed between the third beam splitter to attenuate the intensity of the beam emitted from the light source unit, and a beam attenator disposed between the light source unit and the beam attenuator to convert the rectangular-shaped beam into a circular-shaped beam It may further include a first iris diaphragm (Iris diaphragm) for converting.
뿐만 아니라, 상기 현미경 시스템은, 상기 제1 광학 장치와 상기 제3 빔스플리터 사이에 배치되어 진공 상에서 상기 제1 빔을 전달하는 빔가이드, 상기 제1 광학 장치와 상기 빔가이드 사이에 배치되어 상기 빔가이드를 통과하는 상기 제1 빔을 상기 제1 광학 장치로 전달하는 광학 섬유(Opticla fiber), 상기 빔가이드와 상기 광학 섬유 사이에 배치되어 상기 빔가이드와 상기 광학 섬유를 연결하는 커플러 및 상기 커플러와 상기 빔가이드 사이에 배치되어 상기 제1 빔의 가장자리 부분을 제거하는 제2 아이리스 조리개를 더 포함할 수 있다.In addition, the microscope system includes a beam guide disposed between the first optical device and the third beam splitter to transmit the first beam in a vacuum, and a beam guide disposed between the first optical device and the beam guide to deliver the beam An optical fiber that transmits the first beam passing through the guide to the first optical device, a coupler disposed between the beam guide and the optical fiber to connect the beam guide and the optical fiber, and the coupler; A second iris stop disposed between the beam guides to remove an edge portion of the first beam may be further included.
상기 제1 광학 장치는, 상기 광학 섬유로부터 전달되는 상기 제1 빔을 통과시키는 빔익스팬더, 상기 빔익스팬더로부터 전달되는 제1 빔이 제1 시편에 주사되도록 상기 제1 시편의 위치를 제어하는 스테이지, 상기 제1 시편에서 반사된 상기 제1 빔을 검출하여 상기 제1 시편의 표면의 제1 이미지를 도출하고, 상기 제1 이미지를 판독부에 전달하는 제1 씨씨디 카메라, 상기 빔익스팬더와 상기 스테이지 사이에 배치되어 상기 제1 빔을 상기 제1 시편에 집광시키는 제1 대물렌즈, 상기 빔익스팬더, 상기 제1 씨씨디 카메라 및 상기 제1 대물렌즈 사이에 배치되어, 상기 빔익스팬더로부터 전달되는 제1 빔을 상기 제1 대물렌즈 측으로 전달하고, 상기 제1 시편에서 반사되는 제1 빔을 상기 제1 씨씨디 카메라 측으로 전달하는 제1 빔스플리터, 상기 빔익스팬더와 상기 제1 빔스플리터 사이에 배치되어 상기 빔익스팬더로부터 전달되는 제1 빔을 상기 제1 빔스플리터 측으로 반사시키는 제1 미러 및 상기 빔익스팬더와 상기 제1 미러 사이에 배치되는 광학 카트리지를 포함할 수 있다. The first optical device includes a beam expander through which the first beam transmitted from the optical fiber passes, and a stage for controlling the position of the first specimen so that the first beam transmitted from the beam expander is scanned into the first specimen; A first CD camera that detects the first beam reflected from the first specimen to derive a first image of the surface of the first specimen, and transmits the first image to a reading unit, the beam expander, and the stage a first objective lens disposed between and condensing the first beam on the first specimen, the beam expander, the first CD camera, and the first objective lens disposed between the first objective lens and transmitted from the beam expander a first beam splitter that transmits a beam to the first objective lens and transmits a first beam reflected from the first specimen to the first CD camera, and is disposed between the beam expander and the first beam splitter It may include a first mirror for reflecting the first beam transmitted from the beam expander toward the first beam splitter, and an optical cartridge disposed between the beam expander and the first mirror.
이 때, 상기 스테이지는 X축 또는 Y축을 따라 이동되거나, 스테이지의 중심축을 기준으로 회전되거나 또는 지면을 기준으로 틸트될 수 있으며, 상기 제1 대물렌즈는 Z축을 따라 이동될 수 있다.In this case, the stage may be moved along the X-axis or the Y-axis, rotated about the central axis of the stage, or tilted with respect to the ground, and the first objective lens may be moved along the Z-axis.
또는, 상기 제2 광학 장치는, 상기 제3 빔스플리터로부터 전달되는 상기 제2 빔이 상기 제2 시편에 주사되도록 상기 제2 시편을 지지할 수 있는 지지부, 상기 제2 시편에서 반사된 상기 제2 빔을 검출하여 상기 제2 시편의 표면의 제2 이미지를 도출하고, 상기 제2 이미지를 판독부에 전달하는 제2 씨씨디 카메라, 상기 제3 빔스플리터와 상기 지지부 사이에 배치되어 상기 제2 빔을 상기 제2 시편에 집광시키는 제2 대물렌즈, 상기 제3 빔스플리터, 상기 제2 씨씨디 카메라 및 상기 제2 대물렌즈 사이에 배치되어, 상기 제3 빔스플리터로부터 전달되는 제2 빔을 상기 제2 대물렌즈 측으로 전달하고, 상기 제2 시편에서 반사되는 제2 빔을 상기 제2 씨씨디 카메라 측으로 전달하는 제2 빔스플리터 및 상기 제2 빔스플리터와 상기 제3 빔스플리터 사이에 배치되어 상기 제2 빔의 가장자리 부분을 제거하는 제3 아이리스 조리개를 포함할 수 있다.Alternatively, the second optical device may include a support for supporting the second specimen so that the second beam transmitted from the third beam splitter is scanned to the second specimen, and the second reflected from the second specimen. A second CD camera that detects a beam to derive a second image of the surface of the second specimen, and transmits the second image to a reading unit, is disposed between the third beam splitter and the support unit and the second beam is disposed between the second objective lens for condensing the light on the second specimen, the third beam splitter, the second CD camera, and the second objective lens, and transmits the second beam transmitted from the third beam splitter to the second object. a second beam splitter that transmits to the second objective lens and transmits the second beam reflected from the second specimen to the second CD camera, and is disposed between the second beam splitter and the third beam splitter It may include a third iris stop that removes the edge portion of the beam.
나아가, 상기 제2 광학 장치는, 상기 제3 아이리스 조리개와 상기 제3 빔스플리터 사이에서 서로 이격되어 배치되는 제2 미러 및 제3 미러 및 상기 제2 미러와 상기 제3 미러 사이에 배치되는 제1 렌즈 및 제2 렌즈를 더 포함할 수 있다.Furthermore, the second optical device may include a second mirror and a third mirror spaced apart from each other between the third iris stop and the third beam splitter, and a first mirror disposed between the second mirror and the third mirror. It may further include a lens and a second lens.
일 실시예에 따른 현미경 시스템은 대면적의 시편 위에 존재하는 미세한 크랙, 손상 등을 200 nm의 공간 분해능으로 실시간 이미징 및 검사할 수 있다. The microscope system according to an embodiment can perform real-time imaging and inspection of microscopic cracks and damage existing on a large-area specimen with a spatial resolution of 200 nm.
일 실시예에 따른 현미경 시스템은 크기가 상이한 두 가지의 시편에 대한 검사를 동시에 진행할 수 있다.The microscope system according to an embodiment may simultaneously perform inspection of two specimens having different sizes.
일 실시예에 따른 현미경 시스템은 보다 간단하고 컴팩트한 구조를 지니면서 고해상도로 정밀하게 시편에 대한 검사를 수행할 수 있다.The microscope system according to an embodiment may have a simpler and more compact structure and can precisely inspect the specimen with high resolution.
도1은 일 실시예에 따른 현미경 시스템의 구조를 나타낸다.
도2는 일 실시예에 따른 현미경 시스템의 제1 광학 장치의 구조를 상세히 나타낸다.
도3은 제1 광학 장치의 스테이지의 모션을 상세히 나타낸다.
도4는 제1 광학 장치의 제1 대물렌즈의 모션을 상세히 나타낸다.
도5는 제2 광학 장치의 구조를 상세히 나타낸다.1 shows the structure of a microscope system according to an embodiment.
2 shows in detail the structure of a first optical device of a microscope system according to an embodiment.
Fig. 3 shows in detail the motion of the stage of the first optical device.
4 shows in detail the motion of the first objective lens of the first optical device.
Fig. 5 shows the structure of the second optical device in detail.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, since various changes may be made to the embodiments, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all modifications, equivalents and substitutes for the embodiments are included in the scope of the rights.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in the examples are used for the purpose of description only, and should not be construed as limiting. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It is to be understood that this does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 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.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the embodiment belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components are assigned the same reference numerals regardless of the reference numerals, and the overlapping description thereof will be omitted. In the description of the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the elements from other elements, and the essence, order, or order of the elements are not limited by the terms. When it is described that a component is “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, but between each component another component It will be understood that may also be "connected", "coupled" or "connected".
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in one embodiment and components having a common function will be described using the same names in other embodiments. Unless otherwise stated, descriptions described in one embodiment may be applied to other embodiments as well, and detailed descriptions within the overlapping range will be omitted.
도1은 일 실시예에 따른 현미경 시스템의 구조를 나타내며, 도2는 일 실시예에 따른 현미경 시스템의 제1 광학 장치의 구조를 상세히 나타낸다. 도3은 제1 광학 장치의 스테이지의 모션을 상세히 나타내며, 도4는 제1 광학 장치의 제1 대물렌즈의 모션을 상세히 나타낸다. 도5는 제2 광학 장치의 구조를 상세히 나타낸다.1 shows a structure of a microscope system according to an embodiment, and FIG. 2 shows a structure of a first optical device of the microscope system according to an embodiment in detail. Fig. 3 shows in detail the motion of the stage of the first optical device, and Fig. 4 shows in detail the motion of the first objective lens of the first optical device. Fig. 5 shows the structure of the second optical device in detail.
도1을 참조하면, 일 실시예에 따른 현미경 시스템은, 제1 시편(S1)의 표면을 이미징할 수 있는 제1 광학 장치(100), 제2 시편의 표면을 이미징할 수 있는 제2 광학 장치(200) 및 제1 광학 장치 및 제2 광학 장치을 향하여 빔을 방출할 수 있는 광원부(300)를 포함하고, 광원부에서 방출되는 빔은 제1 빔(L1)과 제2 빔(L2)으로 나뉘고, 제1 빔은 제1 광학 장치를 향하며, 제2 빔은 제2 광학 장치로 향할 수 있다. 이 때, 제1 광학 장치(100)와 제2 광학 장치(200)는 서로 동기화될 수 있다.Referring to FIG. 1 , a microscope system according to an embodiment includes a first
이 경우, 제1 광학 장치(100)에서 검사되는 제1 시편(S1)과 제2 광학 장치(200)에서 검사되는 제2 시편(S2)은 각각 별개일 수 있다. 예를 들면, 제1 시편과 제2 시편은 같은 종류의 시편이나 서로 크기가 상이할 수 있다. 구체적으로, 제1 시편(S1)의 크기는 제2 시편(S2)의 크기보다 클 수 있다. In this case, the first specimen S1 inspected by the first
이와 같은 구성을 통하여, 현미경 시스템은 보다 크기가 작은 제2 시편(S2)에 대한 정확한 검사 진행을 위한 제2 광학 장치(200)의 구성들에 대한 제2 설정 값을 선행적으로 설정하고, 상기 제2 설정 값에 기초하여 일정 비율을 가산하여 도출되는 제1 설정 값을 기초로 제1 광학 장치(100)의 구성들을 제어할 수 있다. 그에 따라, 보다 효과적으로 제2 시편(S2) 보다 큰 제1 시편(S1)에 대하여 정밀한 검사를 진행할 수 있다. Through such a configuration, the microscope system pre-sets the second set values for the components of the second
반면, 이와 달리, 제1 시편과 제2 시편이 서로 상이한 종류의 시편으로 형성될 수도 있다. 따라서, 상기와 같은 구성을 통하여 서로 종류가 상이한 두 가지 종류의 시편에 대하여 동시에 검사를 진행할 수 있다.Alternatively, the first specimen and the second specimen may be formed of different types of specimens. Accordingly, through the above configuration, it is possible to simultaneously test two types of specimens having different types.
현미경 시스템은 제1 광학 장치와 제2 광학 장치를 서로 동기화 시키기 위한 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 제어부는, 제2 광학 장치(200)에서 제2 시편(S2)의 표면을 이미징하기 위해 설정된 제2 설정값을 기 설정된 비율만큼 가산시키는 연산을 통하여 제1 설정값을 도출할 수 있다. 그 후, 제어부는 상기 제1 설정값에 의하여 제1 광학 장치(100)를 제어할 수 있다. The microscope system may further include a controller (not shown) for synchronizing the first optical device and the second optical device with each other. In this case, the controller may derive the first set value through an operation of adding the second set value set for imaging the surface of the second specimen S2 in the second
여기서, 설정 값이라 함은, 예를 들면, 제1 광학 장치 또는 제2 광학 장치를 형성하는 각각의 구성들에 대한 기울기, 위치값 등의 셋팅 값을 의미하는 것이다. Here, the setting value means, for example, setting values such as inclination and position values for respective components forming the first optical device or the second optical device.
그에 따라, 제2 광학 장치를 이용하여 보다 작은 제2 시편에 대하여 타겟팅된 해상도의 이미지를 도출하기 위한 각각의 구성들에 대한 최적의 제2 설정값을 도출하고, 상기 제2 설정값에 기초하여 간단하게 제1 설정 값을 도출할 수 있다. 도출된 상기 제1 설정 값에 기초하여 보다 큰 제1 시편을 검사하기 위한 제1 광학 장치를 빠르고 정밀하게 셋팅할 수 있다. Accordingly, an optimal second setting value for each configuration for deriving an image of a targeted resolution for a smaller second specimen using the second optical device is derived, and based on the second setting value, It is possible to simply derive the first set value. Based on the derived first setting value, it is possible to quickly and precisely set a first optical device for inspecting a larger first specimen.
또한, 현미경 시스템은, 광원부(300), 제1 광학 장치(100) 및 제2 광학 장치(300) 사이에 배치되어 광원부에서 방출되는 빔을 제1 빔과 제2 빔으로 나눌 수 있는 제3 빔스플리터(400), 광원부와 제3 빔스플리터 사이에 배치되어 광원부에서 방출되는 빔의 세기를 감쇄시킬 수 있는 빔감쇄기(Beam attenator, 500) 및 광원부와 빔감쇄기 사이에 배치되어 사각형 형상의 빔을 원형 형상의 빔을 변환시키는 제1 아이리스 조리개(Iris diaphragm, 600))를 더 포함할 수 있다. In addition, the microscope system is disposed between the
뿐만 아니라, 현미경 시스템은, 제1 광학 장치(100)와 제3 빔스플리터(400) 사이에 배치되어 진공 상에서 제1 빔(L1)을 전달하는 빔가이드(700), 제1 광학 장치와 빔가이드 사이에 배치되어 빔가이드를 통과하는 제1 빔을 제1 광학 장치로 전달하는 광학 섬유(Opticla fiber, OF), 빔가이드와 광학 섬유 사이에 배치되어 빔가이드와 광학 섬유를 연결하는 커플러(800) 및 커플러와 빔가이드 사이에 배치되어 제1 빔의 가장자리 부분을 제거하는 제2 아이리스 조리개(900)를 더 포함할 수 있다.In addition, the microscope system is disposed between the first
이 때, 광원부는 193nm의 ArF 액시머 레이저(ArF excimer laser)를 발산할 수 있으며, 커플러(800)는 제1 빔의 에너지 픽셀을 높이는 역할을 수행할 수 있다. 아울러, 광학 섬유(OF)는 후술할 제1 광학 장치의 이동성을 확보하기 위하여 유연성 있는 재질로 형성되어 제1 광학 장치의 이동을 담보할 수 있으며, 제1 빔의 광손실을 줄일 수 있다. In this case, the light source unit may emit an ArF excimer laser of 193 nm, and the
도2를 참조하면, 제1 광학 장치(100)는, 광학 섬유로부터 전달되는 제1 빔을 통과시키는 빔익스팬더(110), 빔익스팬더로부터 전달되는 제1 빔이 제1 시편(S1)에 주사되도록 제1 시편의 위치를 제어하는 스테이지(120), 제1 시편에서 반사된 제1 빔을 검출하여 제1 시편의 표면의 제1 이미지를 도출하고 제1 이미지를 판독부(1000)에 전달하는 제1 씨씨디 카메라(130), 빔익스팬더와 스테이지 사이에 배치되어 제1 빔을 제1 시편에 집광시키는 제1 대물렌즈(140), 빔익스팬더, 제1 씨씨디 카메라 및 제1 대물렌즈 사이에 배치되어 빔익스팬더로부터 전달되는 제1 빔을 제1 대물렌즈 측으로 전달하고, 제1 시편에서 반사되는 제1 빔을 제1 씨씨디 카메라 측으로 전달하는 제1 빔스플리터(150), 빔익스팬더와 제1 빔스플리터 사이에 배치되어 빔익스팬더로부터 전달되는 제1 빔을 제1 빔스플리터 측으로 반사시키는 제1 미러(160) 및 빔익스팬더와 제1 미러 사이에 배치되는 광학 카트리지(170)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the first
이 때, 도3을 참조하면, 스테이지(120)는 도3의 (a)와 같이 X축 또는 Y축을 따라 이동될 수 있다. 또는 스테이지(120)는 도3의 (b)와 같이 스테이지의 중심축을 기준으로 회전될 수 있다. 나아가, 스테이지(120)는 도3의 (c)와 같이 지면을 기준으로 틸트될 수 있다.At this time, referring to FIG. 3 , the
뿐만 아니라, 도4를 참조하면 제1 대물렌즈(140)는 Z축을 따라 상하로 이동될 수 있다. 이 때, 제1 광학 장치의 빔익스팬더(110), 광학 카트리지(170), 제1 미러(160), 빔스플리터(150), 제1 씨씨디 카메라(130) 및 제1 대물렌즈(140)의 구성이 하나의 프레임(P)에 배치될 수 있다. 그리하여, 상기 프레임이 Z축을 따라 상하 이동될 수 있으며, 그에 따라, 제1 대물렌즈의 위치가 Z축을 따라 위 또는 아래로 변화될 수 있다. In addition, referring to FIG. 4 , the first
이와 같은 구성이 제1 대물렌지의 위치를 변화시키거나 제1 시편을 지지하는 스테이지의 위치를 변화시킴으로써 시편에 대한 측정 가능 범위를 획기적으로 넓힐 수 있으며, 현미경 시스템의 전체적인 사이즈는 효과적으로 줄일 수 있다. By changing the position of the first object range or the position of the stage supporting the first specimen in this configuration, the measurable range for the specimen can be remarkably expanded, and the overall size of the microscope system can be effectively reduced.
또한, 제2 광학 장치(200)는, 제3 빔스플리터로부터 전달되는 제2 빔(L2)이 제2 시편(S2)에 주사되도록 제2 시편을 지지할 수 있는 지지부(210), 제2 시편에서 반사된 제2 빔을 검출하여 제2 시편의 표면의 제2 이미지를 도출하고 제2 이미지를 판독부에 전달하는 제2 씨씨디 카메라(220), 제3 빔스플리터와 지지부 사이에 배치되어 제2 빔을 제2 시편에 집광시키는 제2 대물렌즈(230), 제3 빔스플리터, 제2 씨씨디 카메라 및 제2 대물렌즈 사이에 배치되어 제3 빔스플리터로부터 전달되는 제2 빔을 제2 대물렌즈 측으로 전달하고, 제2 시편에서 반사되는 제2 빔을 제2 씨씨디 카메라 측으로 전달하는 제2 빔스플리터(240) 및 제2 빔스플리터와 제3 빔스플리터 사이에 배치되어 제2 빔의 가장자리 부분을 제거하는 제3 아이리스 조리개(250)를 포함할 수 있다.In addition, the second
나아가, 제2 광학 장치는, 제3 아이리스 조리개와 제3 빔스플리터 사이에서 서로 이격되어 배치되는 제2 미러(260) 및 제3 미러(270) 및 제2 미러와 제3 미러 사이에 배치되는 제1 렌즈(280) 및 제2 렌즈(290)를 더 포함할 수 있다.Furthermore, the second optical device includes a
이 때, 제1 광학 장치 또는 제2 광항 장치의 일부 구성으로 포함되는 대물렌즈는 광축을 중심으로 정렬되어 구성된 부경 및 중앙에 관통공이 형성되는 주경을 포함하여 구성될 수 있다.In this case, the objective lens included as a part of the first optical device or the second optical device may include a secondary mirror aligned with the optical axis and a main mirror having a through hole in the center.
아울러, 부경은 주경의 관통공을 통과하여 입사되는 입사광을 향해 볼록형 반사면이 구성되고, 주경은 부경으로부터 반사되는 입사광을 향해 오목형의 비구면 반사면이 구성되어, 부경으로부터 반사되는 입사광을 시편의 표면에 집속시키도록 구성될 수 있다. 나아가, 광원과 부경의 광경로 사이에 위치하여 광원에서 출력되는 출력광의 직경을 변경시켜 입사광을 생성하고 생성된 입사광을 부경으로 출력하는 콜리메이션부를 더 포함할 수 있다. In addition, the sub-mirror has a convex reflective surface toward the incident light passing through the through hole of the main mirror, and the main mirror has a concave aspherical reflective surface toward the incident light reflected from the secondary mirror. It may be configured to focus on a surface. Furthermore, the apparatus may further include a collimation unit located between the light path of the light source and the sub-mirror to change a diameter of output light output from the light source to generate incident light and output the generated incident light to the sub-mirror.
상기에서 설명한 구성들을 포함하는 일 실시예에 따른 현미경 시스템은 대면적의 시편 위에 존재하는 미세한 크랙, 손상 등을 200 nm의 공간 분해능으로 실시간 이미징 및 검사할 수 있으며, 크기가 상이한 두 가지의 시편에 대한 검사를 동시에 진행할 수 있다. 아울러, 상기 현미경 시스템은 보다 간단하고 컴팩트한 구조를 지니면서 고해상도로 정밀하게 시편에 대한 검사를 수행할 수 있다.The microscope system according to an embodiment including the above-described configurations can perform real-time imaging and inspection of microscopic cracks and damage existing on a large-area specimen with a spatial resolution of 200 nm, and can be applied to two specimens of different sizes. Inspections can be performed at the same time. In addition, the microscope system has a simpler and more compact structure, and can precisely inspect the specimen with high resolution.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited drawings, those skilled in the art may apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
100 : 제1 광학 장치
200: 제2 광학 장치
300 : 광원부
400 : 제3 빔스플리터
500 : 빔감쇄기
600: 제1 아이리스 조리개
700 : 빔가이드
800 : 커플러100: first optical device
200: second optical device
300: light source
400: third beam splitter
500: beam attenuator
600: first iris aperture
700: beam guide
800: coupler
Claims (9)
제2 시편의 표면을 이미징할 수 있는 제2 광학 장치; 및
상기 제1 광학 장치 및 상기 제2 광학 장치을 향하여 빔을 방출할 수 있는 광원부;
를 포함하고,
상기 광원부에서 방출되는 빔은 제1 빔과 제2 빔으로 나뉘고, 상기 제1 빔은 제1 광학 장치를 향하며, 상기 제2 빔은 제2 광학 장치로 향하고,
상기 제1 광학 장치와 상기 제2 광학 장치는 서로 동기화될 수 있는,
현미경 시스템.
a first optical device capable of imaging the surface of the first specimen;
a second optical device capable of imaging the surface of the second specimen; and
a light source unit capable of emitting beams toward the first optical device and the second optical device;
including,
The beam emitted from the light source unit is divided into a first beam and a second beam, the first beam is directed toward the first optical device, and the second beam is directed to the second optical device,
wherein the first optical device and the second optical device can be synchronized with each other,
microscope system.
상기 제1 시편의 크기는 상기 제2 시편의 크기보다 큰, 현미경 시스템.
According to claim 1,
and a size of the first specimen is greater than a size of the second specimen.
제1 광학 장치와 상기 제2 광학 장치를 서로 동기화 시키기 위한 제어부;
를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 제2 광학 장치에서 제2 시편의 표면을 이미징하기 위해 설정된 제2 설정값을 기 설정된 비율만큼 가산시키는 연산을 통하여 제1 설정값을 도출하고, 상기 제1 설정값에 의하여 상기 제1 광학 장치를 제어하는,
현미경 시스템.
3. The method of claim 2,
a controller for synchronizing the first optical device and the second optical device with each other;
further comprising,
The control unit is
A first set value is derived through an operation of adding a second set value set for imaging the surface of a second specimen in the second optical device by a preset ratio, and the first set value is used according to the first set value to control
microscope system.
상기 광원부, 상기 제1 광학 장치 및 상기 제2 광학 장치 사이에 배치되어 상기 광원부에서 방출되는 빔을 제1 빔과 제2 빔으로 나눌 수 있는 제3 빔스플리터;
상기 광원부와 상기 제3 빔스플리터 사이에 배치되어 상기 광원부에서 방출되는 빔의 세기를 감쇄시킬 수 있는 빔감쇄기(Beam attenator); 및
상기 광원부와 상기 빔감쇄기 사이에 배치되어 사각형 형상의 빔을 원형 형상의 빔을 변환시키는 제1 아이리스 조리개(Iris diaphragm);
를 더 포함하는,
현미경 시스템.
4. The method of claim 3,
a third beam splitter disposed between the light source unit, the first optical device, and the second optical device to divide the beam emitted from the light source unit into a first beam and a second beam;
a beam attenuator disposed between the light source unit and the third beam splitter to attenuate the intensity of a beam emitted from the light source unit; and
a first iris diaphragm disposed between the light source unit and the beam attenuator to convert a rectangular beam into a circular beam;
further comprising,
microscope system.
상기 제1 광학 장치와 상기 제3 빔스플리터 사이에 배치되어 진공 상에서 상기 제1 빔을 전달하는 빔가이드;
상기 제1 광학 장치와 상기 빔가이드 사이에 배치되어 상기 빔가이드를 통과하는 상기 제1 빔을 상기 제1 광학 장치로 전달하는 광학 섬유(Opticla fiber);
상기 빔가이드와 상기 광학 섬유 사이에 배치되어 상기 빔가이드와 상기 광학 섬유를 연결하는 커플러; 및
상기 커플러와 상기 빔가이드 사이에 배치되어 상기 제1 빔의 가장자리 부분을 제거하는 제2 아이리스 조리개;
를 더 포함하는,
현미경 시스템.
5. The method of claim 4,
a beam guide disposed between the first optical device and the third beam splitter to transmit the first beam in a vacuum;
an optical fiber disposed between the first optical device and the beam guide to transmit the first beam passing through the beam guide to the first optical device;
a coupler disposed between the beam guide and the optical fiber to connect the beam guide and the optical fiber; and
a second iris stop disposed between the coupler and the beam guide to remove an edge portion of the first beam;
further comprising,
microscope system.
상기 제1 광학 장치는,
상기 광학 섬유로부터 전달되는 상기 제1 빔을 통과시키는 빔익스팬더;
상기 빔익스팬더로부터 전달되는 제1 빔이 제1 시편에 주사되도록 상기 제1 시편의 위치를 제어하는 스테이지;
상기 제1 시편에서 반사된 상기 제1 빔을 검출하여 상기 제1 시편의 표면의 제1 이미지를 도출하고, 상기 제1 이미지를 판독부에 전달하는 제1 씨씨디 카메라;
상기 빔익스팬더와 상기 스테이지 사이에 배치되어 상기 제1 빔을 상기 제1 시편에 집광시키는 제1 대물렌즈;
상기 빔익스팬더, 상기 제1 씨씨디 카메라 및 상기 제1 대물렌즈 사이에 배치되어, 상기 빔익스팬더로부터 전달되는 제1 빔을 상기 제1 대물렌즈 측으로 전달하고, 상기 제1 시편에서 반사되는 제1 빔을 상기 제1 씨씨디 카메라 측으로 전달하는 제1 빔스플리터;
상기 빔익스팬더와 상기 제1 빔스플리터 사이에 배치되어 상기 빔익스팬더로부터 전달되는 제1 빔을 상기 제1 빔스플리터 측으로 반사시키는 제1 미러; 및
상기 빔익스팬더와 상기 제1 미러 사이에 배치되는 광학 카트리지;
를 포함하는,
현미경 시스템.
6. The method of claim 5,
The first optical device,
a beam expander passing the first beam transmitted from the optical fiber;
a stage for controlling a position of the first specimen so that the first beam transmitted from the beam expander is scanned into the first specimen;
a first CD camera that detects the first beam reflected from the first specimen, derives a first image of the surface of the first specimen, and transmits the first image to a reader;
a first objective lens disposed between the beam expander and the stage to focus the first beam on the first specimen;
The first beam is disposed between the beam expander, the first CD camera, and the first objective lens, the first beam transmitted from the beam expander is transmitted to the first objective lens, and the first beam is reflected from the first specimen. a first beam splitter that transmits to the first CD camera side;
a first mirror disposed between the beam expander and the first beam splitter to reflect a first beam transmitted from the beam expander toward the first beam splitter; and
an optical cartridge disposed between the beam expander and the first mirror;
containing,
microscope system.
상기 스테이지는 X축 또는 Y축을 따라 이동되거나, 스테이지의 중심축을 기준으로 회전되거나 또는 지면을 기준으로 틸트될 수 있으며,
상기 제1 대물렌즈는 Z축을 따라 이동될 수 있는,
현미경 시스템.
7. The method of claim 6,
The stage can be moved along the X-axis or Y-axis, rotated about the central axis of the stage, or tilted with respect to the ground,
The first objective lens can be moved along the Z-axis,
microscope system.
상기 제2 광학 장치는,
상기 제3 빔스플리터로부터 전달되는 상기 제2 빔이 상기 제2 시편에 주사되도록 상기 제2 시편을 지지할 수 있는 지지부;
상기 제2 시편에서 반사된 상기 제2 빔을 검출하여 상기 제2 시편의 표면의 제2 이미지를 도출하고, 상기 제2 이미지를 판독부에 전달하는 제2 씨씨디 카메라;
상기 제3 빔스플리터와 상기 지지부 사이에 배치되어 상기 제2 빔을 상기 제2 시편에 집광시키는 제2 대물렌즈;
상기 제3 빔스플리터, 상기 제2 씨씨디 카메라 및 상기 제2 대물렌즈 사이에 배치되어, 상기 제3 빔스플리터로부터 전달되는 제2 빔을 상기 제2 대물렌즈 측으로 전달하고, 상기 제2 시편에서 반사되는 제2 빔을 상기 제2 씨씨디 카메라 측으로 전달하는 제2 빔스플리터; 및
상기 제2 빔스플리터와 상기 제3 빔스플리터 사이에 배치되어 상기 제2 빔의 가장자리 부분을 제거하는 제3 아이리스 조리개;
를 포함하는,
현미경 시스템.
6. The method of claim 5,
The second optical device,
a support part capable of supporting the second specimen so that the second beam transmitted from the third beam splitter is scanned into the second specimen;
a second CD camera that detects the second beam reflected from the second specimen, derives a second image of the surface of the second specimen, and transmits the second image to a reader;
a second objective lens disposed between the third beam splitter and the support part to focus the second beam on the second specimen;
It is disposed between the third beam splitter, the second CD camera, and the second objective lens, and transmits the second beam transmitted from the third beam splitter toward the second objective lens, and is reflected from the second specimen. a second beam splitter that transmits the second beam to the second CD camera side; and
a third iris stop disposed between the second beam splitter and the third beam splitter to remove an edge portion of the second beam;
containing,
microscope system.
상기 제2 광학 장치는,
상기 제3 아이리스 조리개와 상기 제3 빔스플리터 사이에서 서로 이격되어 배치되는 제2 미러와 제3 미러; 및
상기 제2 미러와 상기 제3 미러 사이에 배치되는 제1 렌즈 및 제2 렌즈;
를 더 포함하는,
현미경 시스템.9. The method of claim 8,
The second optical device,
a second mirror and a third mirror spaced apart from each other between the third iris stop and the third beam splitter; and
a first lens and a second lens disposed between the second mirror and the third mirror;
further comprising,
microscope system.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020210055763A KR102677920B1 (en) | 2021-04-29 | 2021-04-29 | A micorscopy system |
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