KR20230106614A - 표면 배향의 광학 기반 검증 - Google Patents

표면 배향의 광학 기반 검증 Download PDF

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KR20230106614A KR1020237016223A KR20237016223A KR20230106614A KR 20230106614 A KR20230106614 A KR 20230106614A KR 1020237016223 A KR1020237016223 A KR 1020237016223A KR 20237016223 A KR20237016223 A KR 20237016223A KR 20230106614 A KR20230106614 A KR 20230106614A
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Abstract

본원에는 샘플의 외부의 평평한 표면 사이의 각도를 검증하기 위한 광학 기반 방법이 개시된다. 방법은, (i) 외부의 평평한 제1 표면 및 제1 표면에 대해 공칭 경사각으로 명목상 경사진 외부의 평평한 제2 표면을 포함하는 샘플을 제공하는 단계; (ii) 제1 표면을 향하는 제1 입사 광 빔(LB) 및 상기 제1 입사 LB에 평행한 제2 입사 LB를 생성하는 단계; (iii) 제1 표면으로부터의 제1 입사 LB의 반사에 의해 제1 반환된 LB를 획득하는 단계; (iv) 공칭 각도로 제2 입사 LB를 폴딩하고, 제2 표면으로부터 폴딩된 LB를 반사시키고, 상기 반사된 LB를 상기 공칭 각도로 폴딩함으로써 제2 반환된 LB를 획득하는 단계; (v) 반환된 LB 사이의 제1 각편차를 측정하는 단계; 및 (vi) 적어도 측정된 제1 각편차에 기초하여, 제1 및 제2 표면 사이의 실제 경사각을 추론하는 단계를 포함한다.

Description

표면 배향의 광학 기반 검증
본 발명은 일반적으로 샘플의 표면 계측을 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
유리 프리즘과 같은 광학 요소는 그 표면 사이에서 더 높은 각도 공차를 나타내도록 점점 더 요구되고 있다. 필요한 각도 공차를 충족하기 위해, 표면 사이의 각도를 검증하기 위한 고정밀 계측이 필요하며, 이는 하이 엔드 광학 컴포넌트의 사용과 복잡한 정렬 및 교정 절차를 필요로 한다. 따라서 하이 엔드 광학 컴포넌트의 사용을 피함으로써, 대량 생산 요구를 해결하는 간단하고 쉽게 구현 가능한 계측 기술에 대한 당업계의 충족되지 않은 요구가 있다.
본 개시의 양태들은, 그 일부 실시예들에 따르며, 샘플의 표면 계측을 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 독점적인 것은 아니지만, 본 개시의 양태들은, 그 일부 실시예들에 따르면, 샘플의 외부 표면의 계측을 위한 광학 기반 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 출원은 샘플의 하나 이상의 다른 외부의 평평한 표면에 대한 샘플의 외부의 평평한 표면의 경사를 측정하기 위한 빠르고 간단하며 정확한 방법 및 시스템을 개시한다. 이를 달성하기 위해, 두 개의 평행하게 준비된 광 빔(LB)이 사용될 수 있다: 제1 LB는 샘플의 외부의 평평한 제1 표면에 충돌한다. 제2 LB는 제1 LB와 동일한 입사각으로 샘플의 외부의 평평한 제2 표면 - 제1 표면에 대한 경사각이 검증되어야 함 - 에 명목상 충돌하도록 방향 전환된다. 그런 다음 반사된 LB 사이의 각편차는 제2 반사된 LB가 다시 방향 전환된 후 측정된다. 유리하게, 개시된 기술의 일부 실시예들에 따르면, 시준된 광원, 광 센서(또는 이미지 센서), 제2 LB를 방향 전환시키는 광 폴딩 컴포넌트, 및 외부의 평평한 표면의 경사를 검증하기 위해 샘플을 배향시키는 배향 인프라.
따라서, 일부 실시예들의 일 양태에 따르면, 샘플의 외부의 평평한 표면 사이의 각도를 검증하기 위한 광학 기반 방법이 제공된다. 방법은 다음을 포함한다:
- 외부의 평평한 제1 표면 및 제1 표면에 대해 공칭 경사각으로 명목상 경사진(설계 및 제조에 의해 경사지도록 의도됨) 외부의 평평한 제2 표면을 제공하는 단계.
- 제1 표면을 향하는 제1 입사 광 빔(LB) 및 제1 입사 LB에 평행한 제2 입사 LB를 생성하는 단계.
- 제1 표면으로부터의 제1 입사 LB의 반사에 의해 제1 반환된 LB를 획득하는 단계.
- 공칭 경사각과 명목상 같은 광 폴딩 각도로 제2 입사 LB를 폴딩하고, 제2 표면으로부터 폴딩된 LB를 반사시키고, 광 폴딩 각도로 반사된 LB를 폴딩함으로써 제2 반환된 LB를 획득하는 단계.
- 제1 반환된 LB에 대한 제2 반환된 LB의 제1 각편차를 측정하는 단계.
- 적어도 측정된 제1 각편차에 기초하여, 제1 표면에 대한 제2 표면의 실제 경사각을 추론하는 단계.
방법의 일부 실시예들에 따르면, 추론된 실제 경사각은 α+δ/2와 같거나 α+δ/2와 거의 같으며(예를 들어, 추론된 실제 경사각은 α+ 0.475ㆍδ와 α+ 0.525ㆍδ 사이, α+ 0.45ㆍδ와 α+ 0.55ㆍδ사이, 또는 심지어 α+ 0.4ㆍδ와 α+ 0.6ㆍδ사이이며, 각 가능성은 별도의 실시예들에 해당함), α는 공칭 경사각이다. δ는 제1 각편차의 측정값이다.
방법의 일부 실시예들에 따르면, 제1 입사 LB는 제1 표면에 수직으로 제1 표면을 향한다.
방법의 일부 실시예들에 따르면, 폴딩은 프리즘, 하나 이상의 미러, 및/또는 회절 격자이거나 이를 포함하는 광 폴딩 컴포넌트(light folding component; LFC)를 이용하여 구현된다.
방법의 일부 실시예들에 따르면, 광 폴딩 각도는 LFC의 피치 변화에 둔감하다.
방법의 일부 실시예들에 따르면, LFC는 펜타프리즘 또는 유사 기능의 프리즘, 또는 서로에 대해 일정 각도로 설정된 한 쌍의 미러 또는 유사 기능의 미러 배열이거나 이를 포함한다.
방법의 일부 실시예들에 따르면, 샘플은 유리, 폴리머, 금속, 크리스탈 및/또는 이들의 조합이거나 이를 포함한다.
방법의 일부 실시예들에 따르면, 샘플은 프리즘이다.
방법의 일부 실시예들에 따르면, 제2 표면은 제1 표면과 공통 에지를 공유하지 않는다.
방법의 일부 실시예들에 따르면, 제1 입사 LB 및 제2 입사 LB는 단일 시준된 LB의 상보적인 부분이다.
방법의 일부 실시예들에 따르면, 제1 입사 LB 및 제2 입사 LB는 단일 시준된 LB의 하나 이상의 부분을 차단함으로써 준비된다.
방법의 일부 실시예들에 따르면, 단일 시준된 LB는 다색이다.
방법의 일부 실시예들에 따르면, 단일 시준된 LB는 레이저 빔이다.
방법의 일부 실시예들에 따르면, 제1 각편차는 자동 시준기를 사용하여 측정된다.
방법의 일부 실시예들에 따르면, 반환된 LB 사이의 제1 각편차는 Δu/f와 같거나 거의 같다. Δu는 자동 시준기의 감광성 표면 상에 제1 스폿의 좌표 및 제2 스폿의 해당 좌표 사이의 차이이다. f는 자동 시준기의 시준 렌즈의 초점 거리이다. 제1 스폿은 제1 반환된 LB에 의해 형성되고 제2 스팟은 제2 반환된 LB에 의해 형성된다.
방법의 일부 실시예들에 따르면, 방법은 초기 교정 단계를 더 포함하며, 금본위 샘플은 시스템을 교정하는 데 사용된다.
방법의 일부 실시예들에 따르면, 공칭 경사각은 둔각이다.
방법의 일부 실시예들에 따르면, 공칭 경사각은 예각이다.
방법의 일부 실시예들에 따르면, 공칭 경사각은 90°이고 샘플은 제1 표면에 평행한 외부의 평평한 제3 표면을 포함하며, 방법은, 제1 각편차의 측정 이후, 다음의 단계들을 더 포함한다:
- 샘플을 뒤집어서 LFC에 대해 제2 표면의 공칭 배향을 유지하면서 제1 및 제3 표면을 반전시키는 단계.
- 명목상 제3 표면을 향한 제3 입사 LB 및 제3 입사 LB에 평행한 제4 입사 LB를 준비하는 단계.
- 제3 표면으로부터의 제3 입사 LB의 반사에 의해 제3 반환된 LB를 획득하는 단계.
- 공칭 경사각과 명목상 같은 광 폴딩 각도로 제4 입사 LB를 폴딩하고, 제2 표면으로부터 이를 반사시키고, 광 폴딩 각도로 이를 폴딩함으로써 제4 반환된 LB를 획득하는 단계.
- 제3 반환된 LB에 대한 제4 반환된 LB의 제2 각편차를 측정하는 단계.
실제 경사각의 추론 시, 실제 경사각은 측정된 제2 각편차를 추가로 고려하여 추론된다.
발명의 일부 실시예들에 따르면, 제1 표면과 제3 표면의 평행도의 불확실성은 실제 경사각의 필수 측정 정밀도보다 작다.
방법의 일부 실시예들에 따르면, 추론된 실제 경사각은 x + (δ1 - δ2)/4와 같거나 x + (δ1 - δ2)/4와 거의 같다(예를 들어, 추론된 실제 경사각은 x + 0.235ㆍ(δ1 - δ2)와 x + 0.265ㆍ(δ1 - δ2) 사이, x + 0.225ㆍ(δ1 - δ2)와 x + 0.275ㆍ(δ1 - δ2) 사이, 또는 심지어 x + 0.2ㆍ(δ1 - δ2)와 x + 0.3ㆍ(δ1 - δ2) 사이이며, 각 가능성은 개별 실시예들에 해당함). x는 공칭 경사각이다. δ1는 측정된 제1 각편차이고 δ2는 측정된 제2 각편차이다.
방법의 일부 실시예들에 따르면, 방법은 제2 표면에 명목상 평행한 외부의 평평한 제4 표면을 포함하는 샘플에 따라, 제4 표면으로부터의 내부 반사를 억제하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예들의 일 양태에 따르면, 샘플의 외부의 평평한 표면 사이의 각도를 검증하기 위한 광학 기반 시스템이 제공된다. 시스템은 다음을 포함한다:
- 명목상 샘플의 외부의 평평한 제1 표면 및 샘플의 외부의 평평한 제2 표면에 의해 정의된 공칭 경사각으로 그 위에 입사된 광을 폴딩하도록 구성된 광 폴딩 컴포넌트(light folding component; LFC).
- 조명 및 수집 배열(illumination and collection arrangement; ICA)로서,
Figure pct00001
(a) 제1 표면 상에 제1 입사 광 빔(LB)을 투사하여 제1 표면으로부터의 반사에 의해 제1 반환된 LB를 생성하고, (b) 제1 입사 LB에 평행하게, LFC 상에 제2 입사 LB를 투사하여 제2 표면으로부터의 반사 및 LFC를 통한 재투과에 의해 제2 반환된 LB를 생성하는 광 생성 어셈블리.
Figure pct00002
제1 반환된 LB와 제2 반환된 LB 사이의 제1 각편차를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 센서, 및/또는 제1 각편차를 수동으로 측정할 수 있도록 구성된 접안 어셈블리를 포함하는, 상기 ICA.
측정된 제1 각편차는 제1 표면에 대한 제2 표면의 실제 경사각을 나타낸다.
시스템의 일부 실시예들에 따르면, 광 생성 어셈블리는 광원 및 광학 장비를 포함한다.
시스템의 일부 실시예들에 따르면, 시스템은 제1 입사 LB가 제1 표면 상에 법선으로(normally)(즉, 수직으로(perpendicularly)) 충돌하고 및/또는 LFC에 의한 제2 입사 LB의 폴딩에 의해 획득된 폴딩된 LB가 제2 표면 상에 명목상 법선으로 충돌하도록 샘플을 배향시키도록 구성된 배향 인프라를 더 포함한다.
시스템의 일부 실시예들에 따르면, 시스템은 적어도 하나의 센서를 포함하며, 시스템은 적어도 측정된 제1 각편차에 기초하여, 제1 표면에 대한 제2 표면의 실제 경사각을 계산하도록 구성된 계산 모듈을 더 포함한다.
시스템의 일부 실시예들에 따르면, 시스템은 적어도 하나의 센서를 포함하며, ICA는 자동 시준기이거나 이를 포함한다. 자동 시준기는 광원 및 적어도 하나의 센서를 포함한다.
시스템의 일부 실시예들에 따르면, ICA는 제1 입사 LB 및 제2 입사 LB 각각을 선택적으로 차단하도록 구성된 한 쌍의 차단 요소를 더 포함한다. 일부 이러한 실시예들에 따르면, 차단 요소는 그 위에 입사하는 광선을 완전히 차단하는 셔터이다.
시스템의 일부 실시예들에 따르면, LFC는 프리즘, 하나 이상의 미러 및/또는 회절 격자를 포함한다.
시스템의 일부 실시예들에 따르면, LFC의 광 폴딩 각도는 그 피치 변화에 둔감하다.
시스템의 일부 실시예들에 따르면, LFC는 펜타프리즘 또는 유사 기능의 프리즘, 또는 서로에 대해 일정 각도로 설정된 한 쌍의 미러 또는 유사 기능의 미러 배열이거나 이를 포함한다.
시스템의 일부 실시예들에 따르면, 시스템은 샘플을 뒤집기 용이하게 하도록 구성된다.
시스템의 일부 실시예들에 따르면, 시스템은 적어도 하나의 센서 및 계산 모듈을 포함한다. 공칭 경사각은 90°이고 샘플은 제1 표면에 평행한 외부의 평평한 제3 표면을 더 포함한다. 계산 모듈은 샘플이 뒤집힌 상태에서 제1 표면 및 제3 표면이 반전되고 LFC에 대해 제2 표면의 공칭 배향이 유지되도록 하여 제3 반환된 LB에 대한 제4 반환된 LB의 측정된 제2 각편차를 추가로 고려하여 실제 경사각을 계산하도록 구성되며, (a') 제3 반환된 LB는 제3 표면으로부터의 반사에 의해 제3 반환된 LB를 생성하기 위해, 샘플의 제3 표면 상에 제3 입사 광 빔을 투사함으로써 얻어지고, (b') 제4 반환된 LB는 LFC에 의한 이의 폴딩, 제2 표면으로부터의 반사, 및 LFC를 통한 재통과에 의해 제4 반환된 LB를 생성하기 위해, 제3 입사 LB에 평행하게, LFC 상에 제4 입사 LB를 투사함으로써 얻어진다.
시스템의 일부 실시예들에 따르면, 계산 모듈은 적어도 LFC 및 ICA의 제조 공차 및 불완전성을 고려하여 실제 경사각의 획득된 값의 불확실성을 계산하도록 더 구성된다.
시스템의 일부 실시예들에 따르면, 시스템은 배향 인프라를 포함하며, 계산 모듈은 배향 인프라의 제조 공차 및 불완전성을 추가로 고려하여 실제 경사각의 계산된 값의 불완전성을 계산하도록 구성된다.
시스템의 일부 실시예들에 따르면, 광 생성 어셈블리는 광원 및 광학 장비를 포함한다. 광원은 단일 LB를 생성하도록 구성된다. 광학 장비는 단일 LB를 시준하도록 구성된다.
시스템의 일부 실시예들에 따르면, 제1 입사 LB 및 제2 입사 LB는 시준된 LB의 상보적인 부분이다.
시스템의 일부 실시예들에 따르면, 광원은 다색 광원이다.
시스템의 일부 실시예들에 따르면, 광원은 단색 광원이다.
시스템의 일부 실시예들에 따르면, 광원은 레이저 빔을 생성하도록 구성된다.
시스템의 일부 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 센서는 광 센서 및/또는 이미지 센서(예를 들어, 카메라)를 포함한다.
일부 실시예들의 일 양태에 따르면, 서로에 대해 공칭 각도로 설정된 한 쌍의 외부의 평평한 표면을 갖는 샘플을 제조하는 방법이 제공된다. 방법은 다음의 단계를 포함한다:
- 원시 샘플을 제공하는 단계.
- 원시 샘플을 처리하여 외부의 평평한 제1 표면 및 제1 표면에 대해 테스트 각도로 설정된 외부의 평평한 제2 표면을 포함하는 처리된 샘플을 획득하는 단계.
- 상기에 설명된 광학 기반 방법을 사용하여 테스트 각도를 측정하는 단계.
- 테스트 각도가 공칭 각도와 미리 정의된 차이 이상으로 다른 경우, 처리된 샘플이 추가 처리되도록 하여 재처리된 샘플을 획득하는 단계.
- 재처리된 샘플의 테스트 각도와 공칭 각도 사이의 차이가 미리 정의된 차이보다 작을 때까지 측정하는 단계 및 필요한 경우 재처리하는 단계를 반복하는 단계.
본 개시의 특정 실시예들은 상기 이점 중 일부, 전부를 포함하거나 전혀 포함하지 않을 수 있다. 하나 이상의 다른 기술적 이점은 본원에 포함된 도면, 설명 및 청구범위로부터 당업자에게 쉽게 명백할 수 있다. 또한, 특정 이점이 위에서 열거되었지만, 다양한 실시예들은 열거된 이점의 전부, 일부를 포함하거나 또는 전혀 포함하지 않을 수 있다.
달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용되는 모든 기술 및 과학 용어들은 본 개시와 관련되는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 상충하는 경우, 정의를 포함한 특허 명세서가 우선한다. 본원에 사용된 바와 같이, 부정관사 "a" 및 "an"은 문맥에서 달리 명시하지 않는 한 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미한다.
달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 개시로부터 명백한 바와 같이, 일부 실시예들에 따르면, "처리하는", "컴퓨팅하는", "계산하는", "결정하는", "추정하는", "평가하는", "게이징하는" 등과 같은 용어는 컴퓨팅 시스템의 레지스터 및 메모리 내에서 물리적(예를 들어, 전자적) 양을 나타내는 데이터를 마찬가지로 컴퓨팅 시스템의 메모리, 레지스터 또는 기타 이러한 정보 스토리지, 전송 또는 디스플레이 장치 내에서 물리적 양으로 나타낸 기타 데이터로 조작 및/또는 변환하는 컴퓨터 또는 컴퓨팅 시스템, 또는 유사한 전자 컴퓨팅 장치의 동작 및/또는 프로세스를 지칭한다.
본 개시의 실시예들은 본원의 동작을 수행하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 장치는 의도된 목적을 위해 특별히 구성될 수 있거나 컴퓨터에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해 선택적으로 활성화되거나 재구성된 범용 컴퓨터(들)를 포함할 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램은, 이에 제한되는 것은 아니나, 플로피 디스크, 광 디스크, CD-ROM, 자기 광학 디스크, 읽기 전용 메모리들(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 전기적으로 프로그래밍 가능한 읽기 전용 메모리(EPROM), 전기적으로 소거 가능하고 프로그래밍 가능한 읽기 전용 메모리(EEPROM), 자기 또는 광학 카드, 또는 전자 명령어들을 저장하기에 적합하고 컴퓨터 시스템 버스에 결합될 수 있는 모든 기타 유형의 매체들과 같은 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장될 수 있다.
본원에 제시된 프로세스 및 디스플레이는 본질적으로 임의의 특정 컴퓨터 또는 기타 장치와 관련이 없다. 다양한 범용 시스템은 본원의 교시에 따른 프로그램과 함께 사용될 수 있거나, 이는 바람직한 방법(들)을 수행하기 위해 보다 전문화된 장치를 구성하는 것이 편리할 수 있다. 다양한 이러한 시스템에 대한 바람직한 구조(들)는 아래 설명에서 나타난다. 추가로, 본 개시의 실시예들은 임의의 특정 프로그래밍 언어를 참조하여 설명되지 않는다. 다양한 프로그래밍 언어가 본원에 설명된 바와 같이 본 개시의 교시를 구현하는 데 사용될 수 있음이 이해될 것이다.
본 개시의 양태들은 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터 실행 가능 명령어의 일반적인 맥락에서 설명될 수 있다. 일반적으로, 프로그램 모듈에는 특정 태스크를 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 구현하는 루틴, 프로그램, 객체, 컴포넌트, 데이터 구조 등이 포함된다. 개시된 실시예들은 또한 통신 네트워크를 통해 링크되는 원격 처리 장치에 의해 태스크가 수행되는 분산형 컴퓨팅 환경에서 실시될 수 있다. 분산형 컴퓨팅 환경에서, 프로그램 모듈은 메모리 저장 장치를 포함하여 로컬 및 원격 컴퓨터 저장 매체 모두에 위치될 수 있다.
본 개시의 일부 실시예들은 첨부된 도면들을 참조하여 본원에 설명된다: 도면과 함께, 일부 실시예들이 실시될 수 있는 설명이 당업자에게 명백하게 한다. 도면은 예시적인 설명의 목적을 위한 것이며 본 개시의 기본적인 이해를 위해 필요한 것보다 더 상세하게 일 실시예의 구조적 세부 사항을 나타내려는 시도는 하지 않는다. 명료성을 위해, 도면에 묘사된 일부 객체는 축척에 맞게 그려지지는 않는다. 더욱이, 같은 도면에 있는 두 개의 서로 다른 객체가 서로 다른 축척으로 그려질 수 있다. 특히, 일부 객체의 축척은 같은 도면의 다른 객체에 비해 크게 과장될 수 있다.
도면들에서,
도 1a는 일부 실시예들에 따라 샘플을 검사하는 동안 샘플의 외부 평면 계측을 위한 광학 기반 시스템을 개략적으로 도시한다;
도 1b는 일부 실시예들에 따라, 검사 동안 도 1a의 샘플의 개략적인 사시도를 나타낸다;
도 1c는 일부 실시예들에 따라, 도 1a의 시스템 센서의 감광성 표면 상의 스폿을 개략적으로 도시한다;
도 2a 및 2b는 샘플을 검사하는 동안, 샘플의 다른 2개의 평행한 외부의 평평한 표면에 대한 샘플의 하나의 외부의 평평한 표면의 수직성을 검증하기 위한 광학 기반 시스템을 개략적으로 도시하며, 시스템은 도 1a의 시스템의 특정 실시예들에 대응한다;
도 2c 및 2d는 일부 실시예들에 따른, 도 2a 및 2b의 시스템의 센서의 감광성 표면 상의 스폿을 개략적으로 도시한다;
도 3은 샘플을 검사하는 동안, 샘플의 외부의 평평한 표면 계측을 위한 광학 기반 시스템을 개략적으로 도시하며, 시스템은 도 1a의 시스템의 특정 실시예들에 해당하며, 시스템의 광 폴딩 컴포넌트는 프리즘이다;
도 4는 샘플을 검사하는 동안, 샘플의 외부의 평평한 표면 계측을 위한 광학 기반 시스템을 개략적으로 도시하며, 시스템은 도 1a의 시스템의 특정 실시예들에 해당하며, 시스템의 광 폴딩 컴포넌트는 미러이다;
도 5는 일부 실시예들에 따른, 샘플의 외부의 평평한 표면 계측을 위한 광학 기반 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 6은 일부 실시예들에 따른, 샘플의 두 개의 다른 평행한 외부의 평평한 표면에 대한 샘플의 하나의 외부의 평평한 표면의 수직성을 검증하기 위한 광학 기반 방법의 흐름도를 나타낸다.
본원의 교시의 원리, 사용 및 구현은 첨부된 설명 및 도면을 참조하여 더 잘 이해될 수 있다. 본원에 제시된 설명 및 도면을 숙지하면, 당업자는 과도한 노력 또는 실험 없이 본원의 교시를 구현할 수 있을 것이다. 도면에서, 동일한 도면 부호는 전반에 걸쳐 동일한 부분을 지칭한다.
출원의 설명 및 청구범위에서, "포함하다" 및 "갖다"라는 단어 및 그 형태는 단어가 연관될 수 있는 목록의 일원으로 제한되지 않는다.
본원에 사용된 바와 같이, "약"이라는 용어는 주어진(언급된) 값의 이웃(및 포함)에 있는 값의 연속 범위 내에서 수량 또는 파라미터(예를 들어, 요소의 길이)의 값을 지정하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, "약"은 파라미터의 값이 주어진 값의 80%에서 120% 사이가 되도록 지정할 수 있다. 예를 들어, "요소의 길이는 약 1m이다"라는 진술은 "요소의 길이는 0.8m에서 1.2m 사이이다"라는 진술과 같다. 일부 실시예들에 따르면, "약"은 파라미터의 값이 주어진 값의 90%에서 110% 사이가 되도록 지정할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, "약"은 파라미터의 값이 주어진 값의 95%에서 105% 사이가 되도록 지정할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 일부 실시예들에 따르면, "실질적으로" 및 "약"이라는 용어는 상호 교환 가능할 수 있다.
설명을 용이하게 하기 위해, 일부 도면에서는, 3차원 데카르트 좌표계가 도입된다. 묘사된 객체에 대한 좌표계의 방향은 도면마다 다를 수 있다는 점에 유의한다. 또한, 기호 0은 "페이지 밖"을 가리키는 축을 나타내는 데 사용될 수 있는 반면, 기호 0은 "페이지 안"을 가리키는 축을 나타내는 데 사용될 수 있다.
도면에서, 선택적 요소 및 선택적 단계(순서도에서)는 점선으로 묘사된다.
시스템
일부 실시예들의 일 양태에 따르면, 샘플의 외부의 평평한 표면의 계측을 위한 광학 기반 시스템이 제공된다. 도 1a는 일부 실시예들에 따른 이러한 시스템, 광학 기반 시스템(100)을 개략적으로 도시한다. 광학 기반 시스템(100)은 샘플의 2개의 회부의 평평한 표면 사이의 각도를 검증하도록 구성된다. 도 1a는 일부 실시예들에 따라 시스템(100) 및 샘플(10)의 측면도를 제공한다. (샘플(10)은 시스템(100)의 일부를 구성하지 않는다는 것을 이해해야 한다). 샘플(10)은 시스템(100)에 의해 검사되는 것으로 도시된다. 샘플(10)은 서로에 대해 (소실되지 않는) 각도로 설정된 둘 이상의 반사형의 평평한 (외부) 표면을 갖는 임의의 불투명하거나 부분적으로 투명한 요소일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 샘플(10)은 유리, 폴리머, 금속, 크리스탈 및/또는 이들의 조합으로 만들어질 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 샘플(10)은 프리즘, 도파관 또는 빔 스플리터와 같은 광학 요소일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 프리즘은 다면체 모양일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 도 1a에 도시된 바와 같이, zx-평면에 평행하게 취해진 샘플(10)의 단면은 다각형을 정의할 수 있다.
샘플(10)은 외부의 평평한 제1 표면(12a)(즉, 평평한 제1 외부 표면) 및 외부의 평평한 제2 표면(12b)(즉, 평평한 제2 외부 표면)을 포함한다. 샘플(10)은 제1 표면(12a)과 제2 표면(12b) 사이의 공칭 경사각(α)을 나타내도록 제조된다. 그러나, 제조 결함으로 인해, 제1 표면(12a)과 제2 표면(12b) 사이의 실제 경사각(도 1a에서 α'로 라벨링됨)은 일반적으로 공칭 경사각(α)과 다를 것이다. 점선(L)은 제2 표면(12b)과 교차하는 도 1a에 도시되며 제1 표면(12a)에 대해 공칭 경사각(α)으로 기울어져 있다. 점선(L)은 제2 표면(12b)의 의도된 경사를 나타낸다. 공칭 경사각(α)은 예각(즉, α< 90°이거나, 둔각(즉, α> 90°)이거나 또는 90°와 같을 수 있다.
또한 도 1a에는 제1 표면(12a)에 평행하게 연장되고 제2 표면(12b)과 교차하는 (직선) 점선(H)이 도시되어 있다. β(즉, β = 180°- α)로 라벨링된, 공칭 경사각(α)에 대한 보조각은 제2 표면(12b)과 점선(H) 사이에 걸쳐 있다.
일부 실시예들에 따르면, 시스템(100)은 광 폴딩 컴포넌트(light folding component; LFC)(102) 및 조명 및 수집 배열(또는 어셈블리; ICA)(104)를 포함한다. 시스템(100)은 ICA(104)와 기능적으로 연관되고 그 동작을 제어하도록 구성된 컨트롤러(108)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 도 1a의 도시된 바와 같이, ICA(104)는 광원(112)(또는 복수의 광원) 및 센서(114)(또는 복수의 센서), 및 선택적으로 광학 장비(118)를 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, 센서(114)는 광 센서 또는 이미지 센서(또는 복수의 센서는 하나 이상의 광 센서 및/또는 하나 이상의 이미지 센서, 예를 들어 카메라를 포함함)이다. 도 1a에 도시되지 않은 일부 대안적인 실시예들에 따르면, ICA(104)는 센서(114) 대신 접안 어셈블리를 포함하며, 이로써 실제 경사각의 시각적 결정(즉, 눈으로)을 위해 구성된다. 광원(112) 및 광학 장비(118)는 집합적으로 "광 생성 어셈블리"로 지칭된다.
아래에 상세하게 설명된 바와 같이, ICA(104)는 한 쌍의 평행 광 빔(LB), 즉 제1 LB(105a)("제1 입사 LB"라고도 함; 한 쌍의 평행 광선에 의해 도 1a에 표시됨) 및 제2 LB(105b)("제2 입사 LB"라고도 함; 한 쌍의 평행 광선에 의해 도 1a에 표시됨)을 출력하도록 구성된다. 일부 이러한 실시예들에 따르면, 광학 장비(118)는 광원(112)에 의해 생성된 광을 시준하여, (평행한) 입사 LB(105a 및 105b)를 생성하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예들에 따르면, 광학 장비(118)는 시준 렌즈 또는 시준 렌즈 어셈블리(미도시)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 입사 LB(105a 및 105b)는 (시준 렌즈 또는 시준 렌즈 어셈블리에 의해 초점이 맞춰진) 시준된 광 빔의 보완적인 부분을 형성할 수 있다. 대안으로, 일부 실시예들에 따르면, 입사 LB(105a 및 105b)는 이격되어(및 평행하게) 있을 수 있다. 일부 이러한 실시예들에 따르면, 광학 장비(118)는 하나 이상의 광학 필터(예를 들어, 광 흡수 필터 또는 불투명 플레이트), 및/또는 하나 이상의 빔 스플리터, 및 선택적으로는 이격된 평행한 한 쌍의 LB를 시준된 LB로부터 준비하도록 구성된 하나 이상의 미러(미도시)를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 광학 장비(118)는 각각의 입사 LB(105)를 선택적으로 차단하도록 구성되어 제1 입사 LB(105a) 및 제2 입사 LB(105b) 각각에 의해 유도된 반환된 LB 각각을 개별적으로 감지하도록 구성된 복수의 차단 요소(예컨대 도 2a 및 2b에 도시된 한 쌍의 차단 요소)를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 광학 요소와 관련하여 "차단 요소"라는 용어는 그 위에 입사하는 광 빔을 (닫힐 때) 차단하도록 구성된 (셔터와 같은) 제어 가능하게 개방 및 폐쇄 가능한 불투명 요소와 전체적으로든 또는 부분적으로든 광학 스펙트럼(예를 들어, 가시 스펙트럼)의 하나 이상의 부분을 차단하도록 구성된 (스펙트럼 필터와 같은) 필터링 요소 둘 모두를 포괄하는 것으로 광범위하게 해석된다.
일부 실시예들에 따르면, 광원(112)은 다색 광을 생성하도록 구성될 수 있다. 일부 이러한 실시예들에 따르면, 광의 스펙트럼은 제어 가능할 수 있다.
이와 관련하여 단색 광의 사용은 LFC(102)가 프리즘이고 제2 입사 LB(105b)가 프리즘에 비수직으로 충돌하도록 생성될 때(예를 들어, 제1 입사 LB(105a)가 비수직으로 제1 표면(12a)에 충돌하도록 생성될 때) 바람직할 수 있음에 유의한다.
일부 실시예들에 따르면, ICA(104)는 자동 시준기이거나 이를 포함한다(즉, 광원(112), 센서(114) 및 광학 장비(118)의 일부 또는 전부가 자동 시준기의 컴포넌트를 구성함). 일부 실시예들에 따르면, 입사 LB(105)는 자동 시준기에 의해 생성된 하나의 넓고 시준된 LB의 인접 하위 빔을 구성한다. 이러한 실시예들에 따르면, 광학 장비(118)는 자동 시준기에 의해 준비되고 (광학 필터로부터 출현 시 두 개의 하위 빔의 평행성이 유지되는) 광학 필터에 입사되는 시준된 LB의 두 개의 하위 빔(예컨대 입사 LB(105))을 투과하도록 구성된 광학 필터를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 광원(112)은 시준된 레이저 빔을 생성하도록 구성될 수 있다. 일부 이러한 실시예들에 따르면, 광학 장비(118)는 확장된 레이저 빔이 샘플(10)과 LFC(102) 모두에 동시에 충돌할 수 있도록, 레이저 빔의 직경을 증가시키도록 구성된 빔 확장기(미도시)를 포함할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 제1 입사 LB(105a) 및 제2 입사 LB(105b)는 레이저 빔의 상보적인 부분을 구성할 수 있다. 대안으로, 광학 장비(118)는 레이저 빔을 한 쌍의 평행한(이격된) 하위 빔, 즉 제1 입사 LB(105a) 및 제2 입사 LB(105b)를 각각 구성하는 제1 하위 빔 및 제2 하위 빔으로 분할하도록 구성된 빔 스플리터 및 광학 장치를 포함할 수 있다. 일부 이러한 실시예들에 따르면, 광학 장비(118)는 반환된 하위 빔(즉, 제1 반환된 LB(133a) 및 제2 반환된 LB(133b))을 재결합하도록 구성될 수 있어서, 각각의 하위 빔은 단일 광 센서(즉, 그의 일부 실시예들에 따른 센서(114)) 상으로 방향 전환되고 광 센서의 감광성 표면에 (예를 들어, 렌즈 또는 렌즈 배열을 사용하여) 포커싱될 수 있다. 이상적으로, 제2 하위 빔(LFC(122)에 의한 방향 전환 및 샘플(10)로의 투과 후)이 내부 패싯(14)에 수직으로 충돌하는 경우, 재결합된 하위 빔은 시준된(제2) 레이저 빔을 형성할 것이고 광 센서 위에 반환된 하위 빔에 의해 형성된 두 개의 스폿이 겹칠 것이다. 일부 다른 실시예들에 따르면, 2개의 광 센서는 - 그들 사이의 거리 및 상대 배향이 알려지도록 - 사용될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 반환된 하위 빔 각각은 두 개의 광 센서와 다른 광 센서로 향할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, ICA(104)는 간섭계를 위해 구성될 수 있다: 광원(112), 광학 장비(118)의 일부 또는 전부, 및 센서(114)는 아래에 설명된 바와 같이 간섭계 설정의 컴포넌트를 구성한다. 이러한 실시예들에서, 광원(112)은 간섭성 평면 파면을 생성하도록 구성될 수 있다. 광학 장비(118)는 생성된 파면을 2개의 파면, 즉 제1 입사 LB(105a) 및 제2 입사 LB(105b)를 각각 구성하는 제1 (간섭, 평면) 입사 파면 및 제2 (간섭, 평면) 입사 파면으로 분할하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, LFC(102)는 프리즘, 하나 이상의 미러 및/또는 회절 격자이거나 이를 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, LFC(102)는 (LFC의 피치가 약간 변경될 때, 즉 LFC(102)가 y-축을 중심으로 약간 회전될 때 광 폴딩 각도가 변경되지 않은 채 유지된다는 점에서) 펜타프리즘 또는 피치 변화에 둔감한 유사한 기능의 프리즘이다.
일부 실시예들에 따르면, 시스템(100)은 ICA(104)에 대해 샘플(10)을 배향시키기 위한 배향 인프라(120)를 더 포함할 수 있다. 비제한적인 예로서, 배향 이프라(120)는 베이스(124) 상에 장착된 스테이지(122)의 형태일 수 있다. 스테이지(122)는 샘플(10)과 같은 샘플을 그 위에 장착하도록 구성된다. 베이스(124)는 스테이지(122)를 배향시키고 선택적으로는 이동시키도록 구성된다. 일부 실시예들에 따르면, 베이스(124)는 각각 6개의 자유도(즉, 임의의 방향으로의 이동, 요 축을 중심으로 한 회전 및 피치 및 롤 축을 중심으로 한 (적어도 제한된) 회전)에서 샘플(10)의 조작을 제공하도록 구성될 수 있다. 특히, 배향 인프라(120)는 제1 입사 LB(105a)가 제1 표면(12a)에 수직으로 충돌하고, LFC(102)에 대한 제2 입사 LB(105b)의 충돌에 의해 획득된 폴딩된 LB(113b)가 제2 표면(12b)에 명목상 수직으로 충돌하도록, 샘플(10)을 배향시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 배향 인프라(120)는 기능적으로 컨트롤러(108)와 연관될 수 있고 그에 의해 제어되도록 구성된다.
본원에 사용된 바와 같이, 일부 실시예들에 따르면, "명목상" 및 "이상적으로"이라는 용어는 상호 교환 가능할 수 있다. 객체가 설계 및 제조에 의해 특성을 나타내도록 의도된 경우, 객체는 샘플의 평평한 표면 사이의 경사각과 같은 고유한 속성을 "명목상" 나타낸다(즉, 특성화된다)고 말할 수 있지만, 실제로는 제조 공차로 인해, 객체는 실제로 속성을 불완전하게 나타낼 수 있다. 광 빔의 광 전파 방향과 같은 객체의 외재적 특성에도 동일하게 적용된다. 이 경우에, 객체는 이상적으로는 속성을 나타내도록 의도적으로 준비되거나 아니면 조작되었지만, 실제로는 내재된 결함으로 인해, 예를 들어 준비에 사용되는 설정에서, 객체는 실제로 속성을 불완전하게만 나타낼 수 있다는 것으로 이해되어야 한다.
동작 시, 제1 입사 LB(105a)는 샘플(10)을 향하고 제2 입사 LB(105b)는 LFC(102)를 향한다. 일부 실시예들에 따르면, 도 1a에 도시된 바와 같이, 제1 입사 LB(105a)는 이에 수직으로 제1 표면(12a)에 입사한다. 제1 입사 LB(105a)(또는 그의 적어도 일부)는 제1 반환된 LB(125a)에 의해 표시된 바와 같이 제1 표면(12a)으로부터 반사되고 센서(114)에 의해 감지된다.
제2 입사 LB(105b)는 LFC(102)를 향한다. LFC(102)는 명목상 공칭 경사각(α)에서 제2 입사 LB(105b)를 폴딩되도록 구성된다. 보다 정확하게는, LFC(102)는 제2 입사 LB(105b)를 "폴드"(즉 방향 전환)하도록 구성되어, 폴딩된 LB(113b)(제2 입사 LB(105b)의 폴딩에 의해 획득됨)가 명목상 제2 입사 LB(105b)에 대해 그리고 제2 표면(12b)에 (명목상) 수직으로 공칭 경사각(α)으로 향하도록 한다. 실제로, 제조 결함으로 인해, LFC(102)의 실제 광 폴딩 각도(α")는 공칭 경사각(α)으로부터 약간 벗어날 수 있다. LFC(102)의 광 폴딩 각도의 불확실성(제조 공차로 인한)이 제2 표면(12b)의 실제 경사각이 결정될 정확도보다 상당히 낮은 경우, 광 폴딩 각도의 불확실성은 무시될 수 있다(즉, LFC(102)는 정확히 공칭 경사각(α)으로 제2 입사 LB(105a)를 폴딩하는 것으로 가정될 수 있음). 그렇지 않은 경우, 공칭 경사각이 90°가 아닌 한, 광 폴딩 각도의 불확실성이 실제 경사각의 측정값의 전체 불확실성에 (무시할 수 없이) 기여할 것이며, 이 경우 샘플을 뒤집은 상태에서 추가 측정을 구현암으로써, 실제 폴딩 각도의 편차는 도 2a 및 2b의 설명에서 그리고 도 6의 설명에서 아래에 설명된 바와 같이 할인될 수 있다.
도면을 복잡하지 않게 유지하기 위해, 일반적으로 각 광 빔의 두 광선만 표시된다. 또한, 광 빔의 묘사는 도식적이며, 묘사된 광 빔은 그려진 것보다 더 넓거나 좁을 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 예를 들어, 일부 실시예들에 따르면, 제1 입사 LB(105a)는 제1 표면(12a) 전체에 충돌할 수 있고, 및/또는 제2 입사 LB(105b)는 LFC(102)의 수광 표면 전체에 충돌할 수 있다.
폴딩된 LB(113b)는 입사각(θ)으로 제2 표면(12b)에 충돌한다. 각도는 도면을 읽는 독자의 관점에서 시계 방향으로 측정된다. 180°보다 큰 각도 값은 360°를 빼서 음수로 설정된다. 따라서, 보다 구체적으로 설명을 용이하게 하기 위한 비제한적 예로서, 도 1a에서 입사각(θ)은 음수이고 반환각(즉, 반사각)은 양수이다. 보다 자세하게는, 입사각(θ)은 제2 표면(12b)에 대한 법선을 나타내는 점선 B로부터 광선(113bl)(도 1a에서 폴딩된 LB(113b)을 나타내는 두 개의 광선 중 하나)까지 반시계 방향으로 걸쳐 있는 것으로 도시되어 있다. 경사각(α및 α')은 제1 표면(12a)으로부터 시계 방향으로 측정된다(설명을 용이하게 하기 위한 비제한적 예로서, 도 1a에서 α'는 α보다 큰 것으로 도시됨). 공칭 경사각(α)은 제1 표면(12a)으로부터 점선(L)까지 시계 방향으로 걸쳐 있다. 실제 경사각(α')은 제1 표면(12a)에서 제2 표면(12b)까지 시계 방향으로 걸쳐 있다.
입사각(θ)은 편차 Δα' = α-α'(즉, 공칭 경사로부터 제2 표면(12b의 기울기 편차) 및 편차 Δα' = α-α''(즉, α로부터 LFC(102)의 실제 광 폴딩 각도의 편차)에 따라 달라진다. 시스템(100)에 어떤 결함도 없으면(즉, α'' = α), 입사각(θ)은 Δα'와 같을 것이다. 달리 말하면, 입사각(θ)은 Δα'와 실제 광 폴딩 각도(α'')의 불확실성 및 LFC(102), ICA(104) 및 배향 인프라(120)의 파라미터(즉, 그 배향 정밀도)의 임의의 다른 관련된 불확실성에 따른 정밀도와 동일하다. 특히, 시스템(100)은 Δα' = 0일 때 출력 LB(113b)가 명목상 법선으로(즉, 수직으로) 제2 표면(12b)에 충돌하도록 구성된다. Δα'의 크기(즉, |Δα'|, 여기서 괄호는 절대값을 나타냄)는 도 1a에 표시된다.
폴딩된 LB(113b)(또는 그의 적어도 일부)는 반사된 LB(117b)에 의해 표시되는 바와 같이 제2 표면(12b)으로부터(즉, 입사각(θ)을 뺀 것과 동일한 반환각(θR)으로) 정반사된다.
반사된 LB(117b)는 LFC(102)를 향해 다시 이동하고 LFC(102)에 의해 실제 광 폴딩 각도(α'')로 폴딩된다. 보다 정확하게는, 반사된 LB(117b)는 제2 반환된 LB(125b)에 의해 표시된 바와 같이 LFC(102)에 의해 ICA(104)를 향하여 방향 전환된다. 제2 반환된 LB(125b)는 센서(114)에 의해 감지된다.
일반적으로, 샘플(10)과 LFC(102)의 제조 결함으로 인해, 제2 반환된 LB(125b)는 제1 반환된 LB(125a)와 평행하지 않다. 제1 반환된 LB(125a)와 제2 반환된 LB(125b) 사이의 각도(δ)("각편차(the angular deviation)"라고도 함)는 2ㆍθR과 같으므로 Δα'에 따라 달라진다. 각도(δ)는 광선(105bl)(도 1a에서 제2 입사 LB(105b)를 나타내는 두 개의 광선 중 하나)에서 광선(125bl)(도 1a에서 제2 반환된 LB(125b)를 나타내는 두 개의 광선 중 하나)까지 시계 방향으로 걸쳐 있는 것으로 도시되므로, 도 1a에서 양수이다.
또한 도 1b를 참조하면, 도 1b는 시스템(100)에 의한 검사 동안 10의 개략적인 사시도 샘플을 나타낸다. 또한 도 1b에는 제1 입사 LB(105a), 제1 반환된 LB(133a), 폴딩된 LB(113b)(이는 명목상 수직으로 제2 표면(12b)에 충돌하는 것으로 이해됨) 및 반사된 LB(117b)가 표시되어 있다.
도 1c는 일부 실시예들에 따라 센서(114)의 감광성 표면(134) 상에 각각 제1 반환된 LB(125a) 및 제2 반환된 LB(125b)에 의해 형성된 제1 스폿(133a) 및 제2 스폿(133b)을 개략적으로 도시하며, u1 및 u2는 제1 스폿(133a) 및 제2 스폿(133b) 각각의 수평 좌표(즉, x축을 따라 측정됨)이다. (도 1c에 도시된 좌표계는 가능한 원점 이동까지 도 1a에 도시된 좌표계와 일치하는 것으로 가정된다. 따라서 도 1c의 x축은 제1 표면(12a)에 평행하게 제2 입사 LB(105b)로부터 제1 입사 LB(105a)까지 연장된다.) 각도(δ)는 차이 Δu = u2 - u1로부터 직접 추론될 수 있다. 비제한적인 예로서, 측정이 자동 시준기 기반일 때(즉, ICA(104)가 자동 시준기이거나 이를 포함하는 실시예에서), δ = Δu/f이므로, Δα' = - Δu/(2ㆍf)이 되며, 여기서 자동 시준기의 시준 렌즈의 초점 거리이다. (더 정확하게는, Δα'는 -Δu/(2ㆍf)가 실제 광 폴딩 각도(α'')의 불확실성 및 LFC(102), ICA(104) 및 배향 인프라(120)의 파라미터의 임의의 기타 관련된 불확실성에 따른 정밀도와 동일하다).
일부 실시예들에 따르면, 도 1c에 도시된 바와 같이, 제1 스폿(133a)과 제2 스폿(133b)의 수직 좌표(즉, y축을 따라 측정됨)는 LFC(102)와 샘플(10)이 예를 들어 각각의 요(즉 z축 주위) 각도 각각의 요(즉, z축 주위) 각도의 관점에서 잘못 정렬되어 있기 때문에 서로 약간 다를 수 있다. 이러한 잠재적 오정렬은 예를 들어 자동 시준기를 사용하여 시스템(100)을 교정하는 동안 최소화될 수 있다.
대안으로, ICA(104)가 간섭계 설정이거나 이를 포함하는 일부 실시예들에 따르면, 각도(δ)는 제1 반환된 LB(125a) 및 제2 반환된 LB(125b)에 의해 형성된 간섭 패턴으로부터 추론될 수 있다. 보다 구체적으로, 이러한 실시예들에서, 제1 반환된 LB(125a)는 제1 표면(12a)에 대한 제1 입사 파면의 반사로부터 얻어진 제1 반환된 파면을 구성하고, 제2 반환된 LB(125b)는 LFC(102)에 의한 제2 입사 파면의 폴딩, 제2 표면(12b)으로부터의 반사, 및 다시 LFC(102)에 의한 폴딩함으로써 얻어진 제2 반환된 파면을 구성한다. 반환된 파면은 재결합되고 그 간섭 패턴은 센서(114)에 의해 측정된다. 제1 파면 및 제2 파면이 각각의 표면(즉, 각각 제1 표면(12a) 또는 제2 표면(12b))에 법선으로 충돌하는 경우, 재결합된 파면은 센서(114) 상에 균일한 패턴을 형성할 것이다. 제2 표면(12b)이 공칭 경사에서 벗어나는 경우, 재결합된 파면은 센서(114)에 주기적인 패턴을 형성할 것이다. 편차(Δα')는 패턴의 주기성으로부터 추론될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 컨트롤러(108)는 계산 모듈(130)과 통신 가능하게 연관될 수 있다. 계산 모듈(130)은 프로세서(들) 및 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리 컴포넌트를 포함할 수 있다. 프로세서는 컨트롤러(130)로부터 센서(114) 데이터(즉, u1 및 u2의 값)를 수신하고, 이에 기초하여 Δα'를 계산하도록 구성될 수 있다. 선택적으로는, 일부 실시예들에 따르면, 프로세서는 LFC(102)(실제 광 폴딩 각도의 불확실성 포함), ICA(104) 및 배향 인프라(120)의 제조 공차 및 불완전성을 고려하여 Δα'(의 계산된 값)의 불확실성을 계산하도록 더 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 계산 모듈(130)은 시스템(100)에 포함될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 시스템(100)은 제1 반환된 LB(125a) 및 제2 반환된 LB(125b) 각각을 선택적으로 차단하도록 구성된 두 개의 셔터(도 2a 및 2b의 차단 요소와 유사하게 배치됨)를 더 포함할 수 있어, 반환된 LB(125) 각각이 개별적으로 감지될 수 있다(이에 의해 스폿(133) 각각을 스폿을 유도한 반환된 LB에 귀속시키는 것을 용이하게 함).
일부 실시예들에 따르면, 제1 표면(12a) 및 제2 표면(12b)은 그 위에 입사된 광이 최대로 반사되거나 적어도 그로부터의 반사가 증가되도록 반사 코팅에 의해 코팅되거나 일시적으로 코팅될 수 있다. 광원(112)이 다색 광을 생성하도록 구성된 일부 실시예들에 따르면, 제1 표면(12a)은 제1 스펙트럼에서 광을 반사시키도록 구성된 제1 코팅으로 코팅될 수 있으며, 제2 표면(12b)(또는 LFC(102))은 제1 스펙트럼과 중첩하지 않거나 실질적으로 중첩하지 않는 제2 스펙트럼에서 광을 반사시키도록 구성된 제2 코팅에 의해 코팅될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 제1 반환된 LB(125a) 및 제2 반환된 LB(125b)의 선택적 차단은 각각의 반환된 LB(125)가 그 위에 입사하도록 배치되고, 각각 제2 스펙트럼 및 제1 스펙트럼에서 광을 선택적으로 차단 또는 적어도 부분적으로 차단하도록 구성된, 스펙트럼 필터 또는 스펙트럼 필터 배열(선택적으로는, 셔터 대신)을 사용하여 구현될 수 있다.
일부 대안적인 실시예들에 따르면, 제1(수동) 스펙트럼 필터는 제1 입사 LB(105a)를 제1 스펙트럼으로 필터링하기 위해 사용될 수 있고, 제2(수동) 스펙트럼 필터는 제2 입사 LB(105b)를 제2 스펙트럼으로 필터링하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 반환된 LB(125) 각각을 개별적으로 감지하도록 하기 위해, 스펙트럼 필터 사이에 배치되고, 제1 스펙트럼 또는 제2 스펙트럼에서 광을 선택적으로 필터링하도록 구성된, 추가 스펙트럼 필터가 사용될 수 있다.
스펙트럼 필터 또는 스펙트럼 필터 배열은 센서(114)에 도달하는 임의의 하나의 입사 LB(105)와 관련된 미광과 관련된 신호를 감소시키는 데 사용될 수 있음에 유의한다.
도 1a에서, 제1 표면(12a) 및 제2 표면(12b)은 공통 에지를 공유하는 것으로 도시되어 있지만, 본 개시의 범위는 이러한 형태의 샘플의 계측으로 제한되지 않음을 이해해야 한다. 특히, 외부의 평평한 제1 표면 및 제1 표면에 대해 경사진 외부의 평평한 제2 표면을 포함하지만 이와 공통 에지를 공유하지 않는 임의의 샘플도 상기에 설명된 바와 같이 시스템(100)을 사용하여 계측이 수행될 수 있다.
도 2a 및 2b는 일부 실시예들에 따라 서로 평행한 샘플의 적어도 두 개의 다른 외부 및 평평한 표면에 대한 샘플의 외부 및 평평한 표면의 수직성을 검증하기 위한 광학 기반 시스템(200)을 개략적으로 도시한다. 시스템(200)은 시스템(100)의 특정 실시예들에 대응한다. 보다 구체적으로, 도 2a는 일부 실시예들에 따라 시스템(200) 및 시스템(200)에 의해 검사되는 샘플(20)의 측면도를 제공한다. 샘플(20)은 프리즘, 도파관 또는 빔 스플리터와 같은 광학 요소일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 프리즘은 다면체 모양일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, zx-평면에 평행하게 취해진 샘플(20)의 단면은 다각형을 정의할 수 있다.
샘플(20)은 외부의 평평한 제1 표면(22a), 외부의 평평한 제2 표면(22b) 및 외부의 평평한 제3 표면(22c)을 포함한다. 제1 표면(22a)과 제3 표면(22c)은 설계상 명목상 평행하다. 또한, 샘플(20)은 제1 표면(22a)과 제2 표면(22b) 사이의 90°의 공칭 경사각을 나타내도록 제조된다. 그러나, 제조 결함으로 인해 도 2a 및 2b에서 x'로 라벨링된 제1 표면(22a)에 대한 제2 표면(22b)의 실제 경사각은 일반적으로 90°와 다를 것이다.
최첨단 제조 기술을 사용하면 평행하게 제작되는 표면 사이의 실제 각도에 대한 (제조) 공차가 비평행하게 제작되는 표면 사이의 실제 각도에 대한 공차보다 훨씬 작다는 점에 유의한다. 따라서, 제1 표면(22a)과 제3 표면(22c)은 평행하게 제작되기 때문에, 실제 경사각(x')이 90°로부터의 편차에 비하면 그 평행도로부터의 편차는 무시할 수 있을 것으로 예상된다. 따라서, 제2 표면(22b)과 제3 표면(22c) 사이의 실제 각도(ψ')("실제 보각"이라고도 함)는 180°- x', 즉 실제 경사각(x')에 대한 보각과 동일하게 간주될 수 있다. (실제 보각(ψ')의 공칭 값은 90°임).
시스템(200)은 LFC(202) 및 ICA(204)를 포함한다. LFC(202)는 LFC(102)의 특정 실시예들에 해당하며 명목상 광을 90°로 폴딩되도록 구성된다. 일부 실시예들에 따르면, LFC(202)는 명목상 제1 표면(22a)에 수직인 방향으로 그 위에 입사하는 광을 90°로 폴딩되도록 구성된, 프리즘, 하나 이상의 미러 또는 회절 격자이다. 일부 실시예들에 따르면, LFC(202)는 펜타프리즘 또는 유사한 기능의 프리즘이다(즉, 피치 변화에 민감하지 않음).
ICA(204)는 ICA(104)의 특정 실시예들에 대응하고 광원(미도시), 센서(미도시), 및 선택적으로 광원(112), 센서(114) 및 광학 장비(118) 각각의 특정 실시예들에 대응하는 광학 장비(미도시)를 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, ICA(204)는 자동 시준기(240)를 포함한다. 자동 시준기(240)는 시준된 LB(201)를 생성하도록 구성될 수 있다. 제1 입사 LB(205a) 및 제2 입사 LB(205b)는 LB(201)의 하위 빔을 형성한다. 일부 실시예들에 따르면, 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, ICA(204)는 제1 입사 LB(205a) 및 제2 입사 LB(205b) 각각을 선택적으로 차단할 수 있도록 하는 한 쌍의 차단 요소(246a 및 246b)를 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 각각의 차단 요소(246a 및 246b)는 셔터(예를 들어, 컨트롤러(208)에 의해 제어 가능)일 수 있다.
제1 입사 LB(205a)는 샘플(20)을 향하고 제2 입사 LB(205b)는 LFC(202)를 향한다. 일부 실시예들에 따르면, 도 2a에 도시된 바와 같이, ICA(204) 및 샘플(20)은 제1 입사 LB(205a)가 그에 대해 수직으로 제1 표면(22a)에 입사하도록 위치 및 배향된다. 제1 입사 LB(205a)(또는 그의 적어도 일부)는 제1 반환된 LB(225a)에 의해 표시된 바와 같이 제1 표면(22a)으로부터 반사된다. 제1 반환된 LB(225a)는 자동 시준기(240)에 의해 감지된다.
LFC(202)는 명목상 제2 입사 LB(205b)를 90°로 폴딩되도록 구성된다. 보다 정확하게는, LFC(202)는 제2 입사 LB(205b)를 폴딩되도록 구성되어, (제1) 폴딩된 LB(213b)(제2 입사 LB(205b)의 폴딩에 의해 획득됨)가 명목상 제2 입사 LB(205b)에 대해 그리고 제2 표면(12b)에 (명목상) 수직으로 90°로 향하도록 한다. 실제로, LFC(202)가 피치 변화에 민감한 실시예들에서 제조 결함 및 정렬 부정확성으로 인해, LFC(202)의 실제 광 폴딩 각도(x'')는 90°에서 약간 벗어날 수 있다. 아래에 자세히 설명된 바와 같이, 샘플(20)을 뒤집어 제1 표면(22a)과 제3 표면(22c)을 반전시키고(LFC(202)에 대해 제2 표면(22b)의 공칭 배향을 유지하면서), 도 2b의 설명에 설명된 측정을 반복함으로써, LFC(202)의 제조 결함의 영향이 상쇄되거나 실질적으로 상쇄될 수 있다.
폴딩된 LB(213b)는 제1 입사각(η1)으로 제2 표면(12b)에 충돌한다. 제1 입사각(η1)은 편차 Δx'' = 90°- x''(즉, 90°로부터 LFC(202)의 실제 광 폴딩 각도의 편차)뿐만 아니라, 편차 Δx' = 90°- x'(즉, 공칭 경사로부터 제2 표면(22b)의 경사의 편차)에 따라 달라진다. 제2 표면(22b)에 대한 법선은 (직선) 점선 C1에 의해 도 2a에 표시된다.
폴딩된 LB(213b)(또는 그의 적어도 일부)는 (제1) 반사된 LB(217b)에 의해 표시되는 바와 같이 제2 표면(22b)으로부터(즉, 제1 입사각(η1)에서 뺀 것과 같은 반환각(
Figure pct00003
)으로) 정반사된다. 반사된 LB(217b)는 LFC(202)를 향해 다시 이동하고 LFC(202)에 의해 실제 광 폴딩 각도(x'')로 폴딩되어 제2 반환된 LB(225b)가 된다. 제2 반환된 LB(225b)는 센서(214)에 의해 감지된다.
제2 반환된 LB(225b)와 제1 반환된 LB(225a) 사이의 각도(δ1) - "제1 각편차"라고도 함 - 는
Figure pct00004
과 같다. 따라서 각도(δ1)는 Δx'에 따라 달라진다. 도 2c는 일부 실시예들에 따라 자동 시준기(240)의 감광성 표면(234) 상에 각각 제1 반환된 LB(225a) 및 제2 반환된 LB(225b)에 의해 형성된 제1 스폿(233a) 및 제2 스폿(233b)을 개략적으로 도시하며, w1 및 w2는 제1 스폿(233a) 및 제2 스폿(233b) 각각의 수평 좌표(즉, x축을 따라 측정됨)이다. 각도(δ1)는 차이 Δw = w2 - w1로부터 직접 추론될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 도 2a와 비교하여, 샘플(20)은 제1 표면(22a) 및 제3 표면(22c)이 반전되도록(LFC(202)에 대해 제2 표면(22b)의 공칭 배향을 유지하면서) 뒤집어졌다.
제3 입사 LB(205a')는 샘플(20)에 수직으로 향하고, 제4 입사 LB(205b')는 LFC(202)를 향한다. 제3 입사 LB(205a')(또는 그의 적어도 일부)는 제3 반환된 LB(225a')에 의해 표시된 바와 같이 제3 표면(22c)으로부터 반사된다. 제3 반환된 LB(225b')는 센서(214)에 의해 감지된다.
제4 입사 LB(205b')는 LFC(202)에 충돌하여, 제2 폴딩된 LB(213b')를 생성한다. 제2 폴딩된 LB(213b')는 제2 입사각(η2)으로 제2 표면(22b)에 충돌한다. 제2 입사각(η2)는 편차 Δx'' = 90°- x''뿐만 아니라, 편차 Δψ' = 90°- ψ'(즉, 90°로부터 실제 보각(ψ')의 편차)에 따라 달라진다. 제2 표면(22b)에 대한 법선은 도 2b에서 (직선) 점선 C2로 표시된다.
제4 입사 LB(205b')는 제2 반사된 LB(217b')에 의해 표시되는 바와 같이 (적어도 부분적으로) 제2 표면(22b)으로부터(즉, 제2 입사각(η2)에서 뺀 것과 같은 반환각(
Figure pct00005
)으로) 정반사된다. 제2 반사된 LB(217b')는 LFA(202)를 향해 다시 이동하고 제4 반환된 LB(225b')에 의해 표시된 바와 같이 LFA(202)에 의해 실제 광 폴딩 각도(x'')로 폴딩된다. 제4 반환된 LB(225b')는 센서(214)에 의해 감지된다.
제4 반환된 LB(225b')와 제3 반환된 LB(225a') 사이의 각도(δ2) - "제2 각편차"라고도 함 - 는
Figure pct00006
과 같다. 따라서 각도(δ2)는 Δψ'에 따라 달라지고, 이에 따라 (x' + ψ' = 180°이므로 Δψ' = -Δx'가 되기 때문에) Δx'에 따라 달라진다. 도 2d는 일부 실시예들에 따라 센서(214)의 감광성 표면(234) 상에 각각 제3 반환된 LB(225a') 및 제4 반환된 LB(225b')에 의해 형성된 제3 스폿(233a') 및 제4 스폿(233b')을 개략적으로 도시하며, w1' 및 w2'는 제3 스폿(233a') 및 제4 스폿(233b') 각각의 수평 좌표이다. 각도(δ2)는 차이 Δw' = w2' - w1'로부터 직접 추론될 수 있다.
도 2c 및 2d에서 Δw 및 Δw'는 모두 음수로 도시되며(따라서 δ1 및 δ2는 모두 음수임), 일반적으로 Δw 및 Δw'는 반대 부호를 가질 수 있거나(따라서 δ1 및 δ2는 반대 부호를 가질 것임), 또는 둘 다 양수일 수 있다(따라서 δ1 및 δ2는 모두 양수임)다는 것을 이해해야 한다.
각각의 측정된 각도(δ1 및 δ2)는 편차 각도(Δx')의 각각의 추정치를 제공하는 데 사용될 수 있다. 시스템(200)에 어떠한 결함도 없으면 η2는 -η1과 같고 δ1은 -δ2와 같을 것이다. 그러나, 실제로, 두 추정치는 일반적으로 공칭 값으로부터 벗어나는 실제 광 폴딩 각도로 인해 다를 것이다. δ1과 δ2 둘 다 동일한(LFC가 피치 변화에 둔감할 경우) 또는 실질적으로 동일한 종속성, 즉 실제 광 폴딩 각도(즉, δ1과 δ2 둘 다 x''가 증가됨에 따라 증가하고 x'에 따라 감소됨에 따라 감소함)를 갖기 때문에, 광 폴딩 각도의 편차는 편차 각도(Δx')의 두 개의 추정치에 대해 평균을 냄으로써 상쇄되거나 실질적으로 상쇄될 수 있다. 즉, < Δx' >는 -(δ1 - δ2)/4와 같거나 실질적으로 같다. 특히, ICA(204)가 자동 시준기이거나 이를 포함하는 실시예들에서, <Δx'>는 -(Δw - Δw')/(2ㆍf0)과 같거나 실질적으로 같으며, 여기서 f0은 자동 시준기의 시준 렌즈의 초점 거리이다.
일부 실시예들에 따르면, 제1 표면(22a), 제2 표면(22b) 및 제3 표면(22c)은 그 위에 입사된 광이 최대로 반사되거나 적어도 그로부터의 반사가 증가되도록 반사 코팅에 의해 코팅되거나 일시적으로 코팅될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 자동 시준기(240)가 다색 LB를 생성하도록 구성된 일부 실시예들에 따르면, 제1 표면(12a) 및 제3 표면(12c)은 제1 스펙트럼에서 광을 반사시키도록 구성된 제1 코팅으로 코팅될 수 있으며, 제2 표면(12b)은 제1 스펙트럼과 다른 제2 스펙트럼에서 광을 반사시키도록 구성된 제2 코팅에 의해 코팅될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 자동 시준기(240)는 제1 스펙트럼 또는 제2 스펙트럼에서 광을 선택적으로 필터링하여, 반환된 LB(225) 각각을 개별적으로 감지하는 것을 용이하게 하도록 구성된 스펙트럼 필터를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 차단 요소(246a 및 246b)는 제2 스펙트럼 및 제1 스펙트럼에서 광을 차단하도록 구성된 스펙트럼 필터(특정 예는 2색성 필터임)일 수 있다. 이러한 실시예들에서, 반환된 LB(225) 각각을 개별적으로 감지하도록 하기 위해, 차단 요소(246)와 자동 시준기(240) 사이에 배치되거나 자동 시준기(240)에 포함되고, 제1 스펙트럼 또는 제2 스펙트럼에서 광을 선택적으로 필터링하도록 구성된, 추가 스펙트럼 필터가 사용될 수 있다.
도 2a 및 2b에서, 제2 표면(22b)은 제1 표면(22a)에서 제3 표면(22c)으로 연장되는 것으로 도시되어 있지만, 본 개시의 범위는 이러한 형태의 샘플들의 계측으로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 특히, 외부의 평평한 제1 표면, 제1 표면에 대해 경사진 외부의 평평한 제2 표면, 및 제1 표면에 평행한 외부의 평평한 제3 표면을 포함하여, 제2 표면이 제1 표면과 공통 에지를 공유하지 않고/않거나 제3 표면과 공통 에지를 공유하지 않도록 하는 임의의 표면은 또한 상기에 설명된 바와 같이 시스템(200)을 사용하여 계측이 수행될 수 있다.
도 2a 및 2b에 도시되지 않은 일부 대안적인 실시예들에 따르면, 광원(212) 및 광학 장비(218)는 본질적으로 시스템(100)의 설명에서 상기에 설명된 바와 같이 확장된(시준된) 레이저 빔 또는 한 쌍의 평행하고 이격된(시준된) 레이저 빔을 생성하도록 구성될 수 있다. 또 다른 실시예들에 따르면, ICA(204)는 시스템(100)의 설명에서 상기에 설명된 바와 같이 간섭계 설정이거나 이를 포함할 수 있다.
도 3은 일부 실시예들에 따른, 샘플의 두 개의 외부의 평평한 표면 사이의 각도를 검증하기 위한 광학 기반 시스템(300)을 개략적으로 도시한다. 시스템(300)은 LFC가 프리즘이거나 이를 포함하는 시스템(100)의 특정 실시예들에 대응한다. 보다 구체적으로, 도 3은 일부 실시예들에 따른, 시스템(300) 및 시스템(300)에 의해 검사되는 샘플(10)의 측면도를 제공한다. 시스템(300)은 프리즘(302), ICA(304)(그 컴포넌트는 도시되지 않음) 및 배향 인프라(320)를 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 시스템(300)은 컨트롤러(308) 및 선택적으로는 계산 모듈(330)을 더 포함한다.
프리즘(302), ICA(304), 배향 인프라(320), 컨트롤러(308) 및 계산 모듈(330)은 각각 LFC(102), ICA(104), 배향 인프라(120), 컨트롤러(108) 및 계산 모듈(130)의 특정 실시예들에 대응한다.
일부 실시예들에 따르면, 프리즘(302)은 적어도 연속적인 피치 각도 범위에 걸쳐 피치의 변화 - 즉, y축을 중심으로 한 회전에 둔감할 수 있다. 일부 이러한 실시예들에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 프리즘(302)은 펜타프리즘 또는 유사한 기능의 프리즘 - 예를 들어 짝수의 내부 반사 표면을 포함하는 프리즘일 수 있다. 프리즘(322) 대신, 도 3에 도시되지 않은 일부 대안적인 실시예들에 따르면, 시스템(300)은 제2 입사 LB(305b)의 투과된 부분을 내부 반사하는 프리즘(302)의 두 개의 표면(펜타프리즘 제1 표면(328a) 및 펜타프리즘 제2 표면(328b))이 설정되는 동일한 각도로 서로에 대해 설정된 두 개의 미러를 포함할 수 있다.
도 3에는 제1 입사 LB(105a), 제1 반환된 LB(125a), 제2 입사 LB(105b), 폴딩된 LB(113b), 반사된 LB(117b) 및 제2 반환된 LB(125b)에 각각 대응하는 제1 입사 LB(305a), 제1 반환된 LB(325a), 제2 입사 LB(305b), 폴딩된 LB(313b), 반사된 LB(317b) 및 제2 반환된 LB(325b)가 도시된다. 또한 프리즘(302) 내부로 진입한 후 제2 입사 LB(305b) 및 반사된 LB(317b)의 궤적이 도시되어 있다. 프리즘(302)에 진입한 후, 내부에서 반사된 후, 그리고 내부에서 두 번 반사된 후의 제2 입사 LB(305b)의 관통 부분은 각각 309b1, 309b2 및 309b3으로 번호가 매겨진다. 프리즘(302)으로의 굴절 후, 내부에서 반사한 후 그리고 내부에서 두 번 반사한 후 반사된 LB(317b)의 관통 부분은 각각 321b1, 321b2 및 321b3으로 번호가 매겨진다.
제2 표면(12b)에 대한 폴딩된 LB(313b)의 입사각은 θ3으로 라벨링된다. 제1 반환된 LB(325a)로부터 제2 반환된 LB(325b)의 각편차는 δ3로 라벨링된다.
도 4는 일부 실시예들에 따른, 샘플의 두 개의 외부의 평평한 표면 사이의 각도를 검증하기 위한 광학 기반 시스템(400)을 개략적으로 도시한다. 시스템(400)은 LFC가 미러이거나 이를 포함하는 시스템(100)의 특정 실시예들에 대응한다. 보다 구체적으로, 도 4는 일부 실시예들에 따른, 시스템(400) 및 시스템(400)에 의해 검사되는 샘플(10)의 측면도를 제공한다. 시스템(400)은 미러(402), ICA(404)(그 컴포넌트는 도시되지 않음) 및 배향 인프라(420)를 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, 시스템(400)은 컨트롤러(408) 및 선택적으로는 계산 모듈(430)을 더 포함한다.
미러(402), ICA(404), 배향 인프라(420), 컨트롤러(408) 및 계산 모듈(430)은 각각 LFC(102), ICA(104), 배향 인프라(120), 컨트롤러(108) 및 계산 모듈(130)의 특정 실시예들에 대응한다.
일부 실시예들에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, 미러(402)는 평면 미러일 수 있다.
도 4에는 제1 입사 LB(105a), 제1 반환된 LB(125a), 제2 입사 LB(105b), 폴딩된 LB(113b), 반사된 LB(117b) 및 제2 반환된 LB(125b)에 각각 대응하는 제1 입사 LB(405a), 제1 반환된 LB(425a), 제2 입사 LB(405b), 폴딩된 LB(413b), 반사된 LB(417b) 및 제2 반환된 LB(425b)가 표시된다.
제2 표면(12b)에 대한 폴딩된 LB(413b)의 입사각은 θ4로 라벨링된다. 제1 반환된 LB(425a)로부터 제2 반환된 LB(425b)의 각편차는 δ4로 라벨링된다.
방법
일부 실시예들의 일 양태에 따르면, 샘플의 외부의 평평한 표면의 계측을 위한 광학 기반 시스템이 제공된다. 방법은 샘플의 다른 외부 및 평평한 표면에 대한 샘플의 하나의 외부 및 평평한 표면의 배향을 검증하는 데 사용될 수 있다. 도 5는 일부 실시예들에 따른 이러한 방법인 광학 기반 방법(500)의 흐름도를 나타낸다. 방법(500)은 다음을 포함할 수 있다:
- 방법을 구현하는 데 사용되는 시스템(예를 들어, 시스템(100))이 교정되는 선택적 단계(505).
- 테스트될 샘플(예를 들어, 샘플(10))이 제공되는 단계(510). 샘플은, 외부의 평평한 제1 표면(예를 들어, 제1 표면(12a)) 및 제1 표면에 대한 공칭 경사각(예를 들어, 공칭 경사각(α)으로 수직으로 경사진 외부의 평평한 제2 표면(예를 들어, 제2 표면(12b))을 포함한다.
- 제1 표면을 향하는 제1 입사 LB(예를 들어, 제1 입사 LB(105a)) 및 제1 입사 LB에 평행한 제2 입사 LB(예를 들어, 제2 입사 LB(105b))가 (예를 들어, 광원(112) 및 광학 장비(118)에 의해) 생성되는 단계(520).
- 제1 표면으로부터 제1 입사 LB를 반사시킴으로써 제1 반환된 LB(예를 들어, 제1 반환된 LB(125a))가 획득되는 단계(530).
- 제2 반환된 LB(예를 들어, 제2 반환된 LB(125b))는 제2 입사 LB를 공칭 경사각과 동일한 광 폴딩 각도로 명목상 폴딩하여, 제2 표면으로부터 폴딩된 LB(예를 들어, 폴딩된 LB(113b))를 반사시키고, 명목상 반사된 LB(예를 들어, 반사된 LB(117b))를 광 폴딩 각도로 폴딩함으로써 얻어지는 단계(540).
- 제1 반환된 LB에 대한 제2 반환된 LB의 각편차가 (예를 들어, 센서(114) 또는 자동 시준기(240)를 사용하여) 측정되는 단계(550).
- 제1 표면에 대한 제2 표면의 실제 경사각이 적어도 측정된 각편차에 기초하여 추론되는 단계(560).
본원에 사용된 바와 같이, "획득"이라는 용어는 능동적 의미와 수동적 의미 모두에서 사용될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 단계(540)에서, 제1 반환된 LB는 단계(540)에서 구현된 임의의 동작으로 인한 것이 아니라 오히려 단계(520)에서 제1 입사 LB의 생성으로 인해 획득될 수 있다. 일반적으로, 단계는 사용자 또는 방법을 구현하는 데 사용되는 시스템에 의해 수행되는 활성 동작 및/또는 하나 이상의 이전 단계에서 수행되는 하나 이상의 동작의 결과 또는 효과를 설명할 수 있다.
방법(500)은 각각의 설명에서 상기에 설명된 바와 같이, 광학 기반 시스템(100, 300 및 400) 중 어느 하나와 같은 광학 기반 시스템 또는 이와 유사한 광학 기반 시스템을 사용하여 구현될 수 있다. 특히, 일부 실시예들에 따르면, 방법(500)은 시스템(100)의 다양한 실시예들의 설명에 상세히 설명된 바와 같이, 레이저 빔 사이의 거리 측정에 기초하여 자동 시준기 기반일 수 있거나, 또는 간섭 측정에 기초할 수 있다. 단계(540)에서, 폴딩된 LB는 LFC(102), 프리즘(302) 및 미러(402) 중 어느 하나 또는 유사한 기능 LFC를 이용하여 제2 입사 LB로부터 획득될 수 있다. 유사하게, 제2 반환된 LB는 LFC(102), 프리즘(302) 및 미러(402) 중 어느 하나 또는 유사 기능 LFC를 이용하여 반환된 LB로부터 획득될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 단계(520)에서, 제1 입사(LB)는 제1 표면에 법선으로(즉, 수직으로) 제1 표면에 투영될 수 있다. 따라서, 이러한 실시예들에서, 폴딩된 LB(제2 입사 LB의 폴딩으로부터 획득됨)는 명목상 제2 표면에 법선으로 충돌할 것이다. 일부 실시예들에 따르면, 단계(505)에서, "금본위(gold standard)"(GS) 샘플은 방법(500)을 구현하는 데 사용되는 시스템 교정의 일부로 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 테스트할 샘플이 주어지면, 해당 GS 샘플(즉, 높은 정밀도로 필수 기하학적 형상을 나타내는 것으로 알려진 샘플)이 시스템을 교정하는 데 사용될 수 있다. 특히, GS 샘플은 샘플이 장착된 방향성 있는 스테이지(예를 들어, 스테이지(122))와 LFC를 정렬하여, 폴딩된 LB가 GS 샘플의 제2 표면(제2 표면(12b)과 유사함)에 수직으로 (GS 샘플이 제공하는 정밀도로) 충돌하도록 사용될 수 있다. GS 샘플은 제1 입사 LB가 GS 샘플의 제1 표면(제1 표면(12a)과 유사함)에 수직으로 충돌하도록 스테이지를 배향시키는 데 추가로 사용될 수 있다. 시스템의 ICA(예를 들어, ICA(104))의 일부이든 시스템에 포함되지 않든, 자동 시준기는 정렬을 수행하고 제1 입사 LB의 수직성을 검증하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 교정 또는 추가 교정은 일단 테스트될 샘플이 제공되고 예를 들어, 방향성이 있는 스테이지 상에 배치되면, 단계(510) 이후에 수행될 수 있다. 추가 교정은 예를 들어 제1 입사 LB가 (테스트될 샘플의) 제1 표면에 수직으로 충돌하도록 (예를 들어, 자동 시준기를 사용하여) 스테이지를 배향시키거나 재배향시키는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 단계(520)에서, 자동 시준기(예를 들어, 자동 시준기(240))는 단일 입사 LB를 생성하는 데 사용될 수 있으며, 그 중 제1 입사 LB 및 제2 입사 LB는 하위 빔을 구성한다. 대안으로, 확장된(시준된) 레이저 빔이 생성될 수 있으며, 그 중 제1 입사 LB 및 제2 입사 LB는 하위 빔을 구성한다. 또한 일부 다른 실시예들에 따르면, 제1 입사 LB 및 제2 입사 LB에 각각 대응하는 한 쌍의 평행하고 이격된 레이저 빔이 생성될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 단계(530 및 540)에서, 자동 시준기(예를 들어, 자동 시준기(240), 및 보다 일반적으로는 자동 시준기가 입사 LB를 준비하는 데 사용되는 실시예들에서는 동일한 자동 시준기)는 반환된 LB를 감지하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 셔터 및/또는 스펙트럼 필터는 기본적으로 도 1a 및 도 2a 및 2b의 설명에서 상기에 설명된 바와 같이, 제1 반환된 LB 또는 제2 반환된 LB를 선택적으로 차단하거나 부분적으로 차단하는 데 사용될 수 있다. 스폿을 형성한 반환된 LB에 대한 한 쌍의 스폿(반환된 LB를 감지하는 데 사용되는 광 또는 이미지 센서(예를 들어, 센서(114)의 감광성 표면 상에 있음) 각각의 속성을 용이하게 하는 것 외에, 반환된 하나의 차단 LB는 다른 반환된 LB를 감지하면서 미광과 관련된 신호를 감쇠시켜 측정 정밀도를 높이는 역할을 할 수 있다.
일부 실시예들, 특히 단계(520, 530 및 540)가 자동 시준기(예컨대 자동 시준기(240))를 사용하여 구현되는 실시예들에 따르면, 단계(550)에서, 제1 반환된 LB에 대한 제2 반환된 LB의 각편차(
Figure pct00007
)는
Figure pct00008
를 통해 계산된다.
Figure pct00009
및
Figure pct00010
는 제1 반환된 LB 및 제2 반환된 LB 각각에 의해 자동 시준기의 감광성 표면(예를 들어, 감광성 표면(134)) 상에 형성된 제1 스폿 및 제2 스폿(예를 들어, 제1 스폿(133a) 및 제2 스폿(133b))의 수평 좌표이며,
Figure pct00011
는 자동 시준기의 시준 렌즈의 초점 거리이다.
단계(560)에서, 실제 경사각(
Figure pct00012
)의 값은 관계식
Figure pct00013
을 통해 각편차(
Figure pct00014
)(의 값)으로부터 획득될 수 있으며, 여기서 d는 (시계 방향으로 증가하는 도 1a 내지 4의 설명에서 채택된 각도의 정의에 따라) 제1 표면에 대한 제2 표면의 공칭 경사각이다. 보다 일반적으로는, a'는
Figure pct00015
와 거의 같을 수 있으며, 예를 들어
Figure pct00016
는
Figure pct00017
와
Figure pct00018
사이,
Figure pct00019
와
Figure pct00020
사이 또는 심지어
Figure pct00021
와
Figure pct00022
사이에 있을 수 있다. 각 가능성은 별도의 실시예들에 해당한다. 일부 실시예들에 따르면, 실제 경사각의 불확실성은 입사 LB를 생성하고 반환된 LB 사이의 각편차를 측정하도록 구성된 ICA의 제조 공차 및 결함에 적어도 기초하여 단계(560)에서 추가로 계산될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 경사각의 불확실성은 폴딩 각도(
Figure pct00023
)의 불확실성을 고려하여 추가로 계산될 수 있다.
도 6은 일부 실시예들에 따른, 샘플의 외부의 평평한 표면-계측을 위한 광학 기반 방법(600)의 흐름도를 나타낸다. 방법(600)은 방법(500)의 특정 실시예들에 대응되며, 서로 평행한 샘플의 적어도 두 개의 다른 외부 및 평평한 표면에 대한 샘플의 외부 및 평평한 표면의 수직성을 검증하는 데 사용될 수 있다. 방법(600)은 다음을 포함할 수 있다:
- 샘플(예를 들어, 테스트될 샘플(20))이 제공되는 단계(605). 샘플은, 외부의 평평한 제1 표면(예를 들어, 제1 표면(22a)), 제1 표면에 대한 공칭 경사각으로 명목상 경사진 외부의 평평한 제2 표면(예를 들어, 제2 표면(22b)) 및 제1 표면과 평행한 외부의 평평한 제3 표면(예를 들어, 제3 표면(22c))을 포함한다.
- 제1 표면에 법선으로 향하는 제1 입사 LB(예를 들어, 제1 입사 LB(205a)), 및 제1 입사 LB에 평행한 제2 입사 LB(예를 들어, 제2 입사 LB(205b))가 (예를 들어, 자동 시준기(240)에 의해) 생성되는 단계(610).
- 제1 표면으로부터 제1 입사 LB를 반사시킴으로써 제1 반환된 LB(예를 들어, 제1 반환된 LB(225a))가 획득되는 단계(615).
- 제2 반환된 LB(예를 들어, 제2 반환된 LB(225b))가 명목상 제2 입사 LB를 공칭 경사각과 동일한 광 폴딩 각도로 폴딩하고, 제2 표면으로부터 폴딩된 LB(예를 들어, 제1 폴딩된 LB(213b))를 반사시키고, 명목상 반사된 LB(예를 들어, 제1 반사된 LB(217b))를 광 폴딩 각도로 폴딩함으로써 얻어지는 단계(620).
- 제1 반환된 LB에 대한 제2 반환된 LB의 제1 각편차가 측정되는 단계(625).
- 샘플을 뒤집어서, 제2 표면의 공칭 배향을 유지하면서 제1 및 제3 표면을 반전시키는 단계(630).
- 제3 표면에 법선으로 향하는 제3 입사 LB(예를 들어, 제3 입사 LB(205a')), 및 제3 입사 LB에 평행한 제4 입사 LB(예를 들어, 제4 입사 LB(205b'))가 (예를 들어, 자동 시준기(240)에 의해) 생성되는 단계(635).
- 제3 표면으로부터 제3 입사 LB를 반사시킴으로써 제3 반환된 LB(예를 들어, 제3 반환된 LB(225a'))가 획득되는 단계(640).
- 제4 반환된 LB(예를 들어, 제4 반환된 LB(225b'))가 명목상 제4 입사 LB를 광 폴딩 각도로 폴딩하고, 제2 표면으로부터 폴딩된 LB(예를 들어, 제2 폴딩된 LB(213b'))를 반사시키고, 명목상 반사된 LB(예를 들어, 제2 반사된 LB(217b'))를 광 폴딩 각도로 폴딩함으로써 얻어지는 단계(645).
- 제4 반환된 LB와 제3 반환된 LB의 제2 각편차가 측정되는 단계(650).
- 제1 표면에 대한 제2 표면의 실제 경사각이 측정된 제1 각편차 및 제2 각편차에 기초하여 추론되는 단계(655).
방법(600)은 도 2a 내지 2d의 설명에서 상기에 설명된 바와 같이, 광학 기반 시스템(200)과 같은 광학 기반 시스템 또는 이와 유사한 광학 기반 시스템을 사용하여 구현될 수 있다. 특히, 일부 실시예들에 따르면, 방법(600)은 레이저 빔 사이의 거리 측정에 기초하거나 또는 간섭 측정에 기초한 자동 시준기 기반일 수 있다. 단계(620)에서, 제1 폴딩된 LB 및 제2 반환된 LB는 LFC(202) 또는 유사 기능 LFC를 활용하여 각각 제2 입사 LB 및 제1 반사된 LB로부터 획득될 수 있다. LFC는 명목상 제1 표면(22a)에 수직인 방향으로 그 위에 입사하는 90°광에 의해 폴딩되도록 구성되는 프리즘(예를 들어, 펜타프리즘), 미러 또는 회절 격자일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 유사하게, 단계(645)에서, 제2 폴딩된 LB는 제4 반환된 LB는 LFC(202) 또는 유사 기능 LFC를 이용하여 각각 제4 입사 LB 및 제2 반사된 LB로부터 획득될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 방법(600)은 방법(500)의 단계(505)와 유사한 선택적 교정 단계(도 6에 도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 단계(610 및 635)에서, 자동 시준기(예를 들어, 자동 시준기)는 병렬 입사 LB 쌍을 생성하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 단계(615, 620, 640 및 645)에서, 자동 시준기(예를 들어, 입사 LB를 준비하는 데 사용되는 자동 시준기)는 반환된 LB를 감지하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 셔터 및/또는 스펙트럼 필터는 기본적으로 도 2a 및 2b의 설명에서 상기에 설명된 바와 같이, 제2 반환된 LB 및 제1 반환된 LB 중 하나, 및 제4 반환된 LB 및 제3 반환된 LB 중 하나를 선택적으로 차단하거나 부분적으로 차단하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시예들, 특히 단계(610, 615, 620, 635, 640 및 645)가 자동 시준기(예컨대 자동 시준기(240))를 사용하여 구현되는 실시예들에 따르면, 단계(625)에서, 제1 반환된 LB에 대한 제2 반환된 LB의 제1 각편차(
Figure pct00024
)는
Figure pct00025
를 통해 획득된다.
Figure pct00026
및
Figure pct00027
는 각각 제1 반환된 LB 및 제2 반환된 LB에 의해 자동 시준기의 감광성 표면(예를 들어, 감광성 표면(234)) 상에 형성된 제1 스폿 및 제2 스폿(예를 들어, 제1 스폰(233a) 및 제2 스폿(233b))의 수평 자표이다.
Figure pct00028
은 자동 시준기의 시준 렌즈의 초점 거리이다. 유사하게, 단계(650)에서, 제3 반환된 LB에 대한 제4 반환된 LB의 제2 각편차(
Figure pct00029
)는
Figure pct00030
를 통해 획득된다.
Figure pct00031
및
Figure pct00032
는 각각 제3 반환된 LB 및 제4 반환된 LB에 의해 자동 시준기의 감광성 표면 상에 형성된 제3 스폿 및 제4 스폿(예를 들어, 제3 스폿(233a') 및 제4 스폿(233b'))의 수평 좌표이다.
단계(655)에서, 실제 경사각(
Figure pct00033
)의 값은 관계식
Figure pct00034
를 통해 각편차(
Figure pct00035
및
Figure pct00036
)(의 값)로부터 획득될 수 있다. 보다 일반적으로,
Figure pct00037
는
Figure pct00038
와 거의 같을 수 있으며, 예를 들어
Figure pct00039
는
Figure pct00040
와
Figure pct00041
사이,
Figure pct00042
와
Figure pct00043
사이 또는 심지어
Figure pct00044
와
Figure pct00045
사이이다. 각 가능성은 별도의 실시예들에 해당한다. 일부 실시예들에 따르면, 실제 경사각의 불확실성은 입사 LB를 생성하고 반환된 LB 사이의 각편차를 측정하도록 구성된 ICA의 제조 공차 및 결함에 적어도 기초하여 단계(655)에서 추가로 계산될 수 있다.
명료함을 위해 별도의 실시예들의 맥락에서 설명되는 본 개시의 특정 특징은 또한 단일 실시예에서 조합되어 제공될 수 있다는 것이 이해된다. 역으로, 간결함을 위해 단일 실시예의 맥락에서 설명된 본 개시의 다양한 특징들은 또한 개별적으로 또는 임의의 적절한 하위 조합으로 또는 본 개시의 임의의 다른 설명된 실시예에 적합하게 제공될 수 있다. 명시적으로 그렇게 명시되지 않는 한, 일 실시예의 맥락에서 설명된 어떤 특징도 해당 실시예의 본질적인 특징으로 간주되어서는 안 된다.
일부 실시예들에 따른 방법의 단계가 특정 순서로 설명될 수 있지만, 본 개시의 방법은 다른 순서로 수행되는 설명된 단계의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 본 개시의 방법은 설명된 단계 중 일부 또는 설명된 모든 단계를 포함할 수 있다. 명시적으로 그렇게 명시되지 않는 한, 개시된 방법의 특정 단계는 해당 방법의 필수 단계로 간주되어서는 안 된다.
본 개시는 그의 특정 실시예들과 관련하여 설명되지만, 당업자에게 명백한 수많은 대안, 수정 및 변형이 존재할 수 있음이 명백하다. 따라서, 본 개시는 첨부된 청구 범위 내에 속하는 이러한 모든 대안, 수정 및 변형을 포함한다. 본 개시는 본원에 명시된 컴포넌트 및/또는 방법의 구성 및 배열의 세부 사항에 대한 적용에 있어서 반드시 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 다른 실시예들이 실시될 수 있고, 일 실시예는 다양한 방식으로 수행될 수 있다.
본원에 사용된 어법 및 용어는 설명을 위한 것이며 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 본 출원에서 참조의 인용 또는 식별은 이러한 참조가 본 개시에 대한 선행 기술로 이용 가능하다는 것을 인정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 섹션 표제는 명세서의 이해를 용이하게 하기 위해 본원에서 사용되며 반드시 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
α β θ Δ δ ψ η ξζ °ㆍ
Figure pct00046
Figure pct00047
Figure pct00048
Figure pct00049
Figure pct00050

Claims (36)

  1. 샘플의 외부의 평평한 표면 사이의 각도를 검증하기 위한 광학 기반 방법에 있어서, 상기 방법은,
    외부의 평평한 제1 표면 및 상기 제1 표면에 대해 공칭 경사각으로 명목상 경사진 외부의 평평한 제2 표면을 포함하는 샘플을 제공하는 단계;
    상기 제1 표면을 향하는 제1 입사 광 빔(LB) 및 상기 제1 입사 LB에 평행한 제2 입사 LB를 생성하는 단계;
    상기 제1 표면으로부터의 상기 제1 입사 LB의 반사에 의해 제1 반환된 LB를 획득하는 단계;
    상기 공칭 경사각과 명목상 같은 광 폴딩 각도로 상기 제2 입사 LB를 폴딩하고, 상기 제2 표면으로부터 상기 폴딩된 LB를 반사시키고, 상기 광 폴딩 각도로 상기 반사된 LB를 폴딩함으로써 제2 반환된 LB를 획득하는 단계;
    상기 제1 반환된 LB에 대한 상기 제2 반환된 LB의 제1 각편차를 측정하는 단계; 및
    적어도 상기 측정된 제1 각편차에 기초하여, 상기 제1 표면에 대한 상기 제2 표면의 실제 경사각을 추론하는 단계를 포함하는, 광학 기반 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 입사 LB는 상기 제1 표면에 수직으로 향하는, 광학 기반 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 폴딩은 프리즘, 하나 이상의 미러, 및/또는 회절 격자이거나 이를 포함하는 광 폴딩 컴포넌트(light folding component; LFC)를 이용하여 구현되는, 광학 기반 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 광 폴딩 각도는 상기 LFC의 피치 변화에 둔감한, 광학 기반 방법.
  5. 제4항에 있어서, LFC는 펜타프리즘 또는 유사 기능의 프리즘, 또는 서로에 대해 일정 각도로 설정된 한 쌍의 미러 또는 유사 기능의 미러 배열이거나 이를 포함하는, 광학 기반 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샘플은 유리, 폴리머, 금속, 크리스탈 및/또는 이들의 조합이거나 이를 포함하는, 광학 기반 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 샘플은 프리즘 또는 도파관인, 광학 기반 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2 표면은 상기 제1 표면과 공통 에지를 공유하지 않는, 광학 기반 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 입사 LB 및 상기 제2 입사 LB는 단일 시준된 LB의 상보적인 부분인, 광학 기반 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 입사 LB 및 상기 제2 입사 LB는 단일 시준된 LB의 하나 이상의 부분을 차단함으로써 준비되는, 광학 기반 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 단일 시준된 LB는 다색인, 광학 기반 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 단일 시준된 LB는 레이저 빔인, 광학 기반 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1 각편차는 자동 시준기를 사용하여 측정되는, 광학 기반 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 반환된 LB 사이의 상기 측정된 제1 각편차는 Δu/f와 같거나 거의 같으며, Δu는 제1 스폿의 좌표와 상기 자동 시준기의 감광성 표면 상의 제2 스폿의 해당 좌표 사이의 차이이고, f는 상기 자동 시준기의 시준 렌즈의 초점 거리이고, 상기 제1 스폿은 상기 제1 반환된 LB에 의해 형성되고 상기 제2 스폿은 상기 제2 반환된 LB에 의해 형성되는, 광학 기반 방법.
  15. 제1항에 있어서, 금본위 샘플이 상기 시스템을 교정하는 데 사용되는 초기 교정 단계를 더 포함하는, 광학 기반 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공칭 경사각은 90°이고 상기 샘플은 상기 제1 표면에 평행한 외부의 평평한 제3 표면을 포함하고, 상기 제1 입사 LB는 상기 제1 표면에 수직으로 향하고, 상기 방법은 상기 제1 각편차의 측정 이후에,
    상기 샘플을 뒤집어서 상기 LFC에 대해 상기 제2 표면의 공칭 배향을 유지하면서 상기 제1 및 제3 표면을 반전시키는 단계;
    상기 제3 표면에 법선으로 향하는 제3 입사 LB 및 상기 제3 입사 LB에 평행한 제4 입사 LB를 준비하는 단계;
    제3 표면으로부터의 제3 입사 LB의 반사에 의해 제3 반환된 LB를 획득하는 단계;
    상기 공칭 경사각과 명목상 같은 광 폴딩 각도로 상기 제4 입사 LB를 폴딩하고, 상기 제2 표면으로부터 이를 반사시키고, 상기 광 폴딩 각도로 이를 폴딩함으로써 제4 반환된 LB를 획득하는 단계;
    상기 제3 반환된 LB에 대한 상기 제4 반환된 LB의 제2 각편차를 측정하는 단계를 더 포함하며;
    상기 실제 경사각의 추론 시, 상기 실제 경사각은 상기 측정된 제2 각편차를 추가로 고려하여 추론되는, 광학 기반 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 표면과 상기 제3 표면의 평행도의 불확실성은 상기 실제 경사각의 필수 측정 정밀도보다 작은, 광학 기반 방법.
  18. 제1항에 있어서, 상기 제2 표면에 명목상 평행한 외부의 평평한 제4 표면을 포함하는 상기 샘플에 따라, 상기 제4 표면으로부터의 내부 반사를 억제하는 단계를 더 포함하는, 광학 기반 방법.
  19. 샘플의 외부의 평평한 표면 사이의 각도를 검증하기 위한 광학 기반 시스템에 있어서, 상기 시스템은,
    명목상 샘플의 외부의 평평한 제1 표면 및 외부의 평평한 제2 표면에 의해 정의된 공칭 경사각으로 그 위에 입사된 광을 폴딩하도록 구성된 광 폴딩 컴포넌트(light folding component; LFC); 및
    조명 및 수집 배열(illumination and collection arrangement; ICA)로서,
    (a) 상기 제1 표면으로부터의 반사에 의해 제1 반환된 LB를 생성하기 위해 상기 제1 표면 상에 제1 입사 광 빔(LB)를 투사하고, (b) 상기 LFC에 의한 폴딩, 상기 제2 표면으로부터의 반사, 및 상기 LFC를 통한 재통과에 의해 제2 반환된 LB를 생성하기 위해, 상기 제1 입사 LB에 평행하게, 상기 LFC 상에 제2 입사 LB를 투사하도록 구성된 광 생성 어셈블리; 및
    상기 제1 반환된 LB에 대한 상기 제2 반환된 LB의 제1 각편차를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 센서, 및/또는 상기 제1 각편차를 수동으로 측정할 수 있도록 구성된 접안 어셈블리를 포함하는, 상기 ICA를 포함하며,
    상기 측정된 제1 각편차는 상기 제1 표면에 대한 상기 제2 표면의 실제 경사각을 나타내는, 광학 기반 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1 입사 LB가 상기 제1 표면 상에 법선으로 충돌하도록 구성되는, 광학 기반 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 상기 시스템은 상기 제1 입사 LB가 상기 제1 표면 상에 법선으로 충돌하고 및/또는 상기 LFC에 의한 상기 제2 입사 LB의 폴딩에 의해 획득된 폴딩된 LB가 상기 제2 표면 상에 명목상 법선으로 충돌하도록 상기 샘플을 배향시키도록 구성된 배향 인프라를 더 포함하는, 광학 기반 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 상기 적어도 하나의 센서를 포함하며, 적어도 상기 측정된 제1 각편차에 기초하여, 상기 제1 표면에 대한 상기 제2 표면의 상기 실제 경사각을 계산하도록 구성된 계산 모듈을 더 포함하는, 광학 기반 시스템.
  23. 제22항에 있어서, 상기 ICA는 자동 시준기이거나 이를 포함하며, 상기 자동 시준기는 광원 및 상기 적어도 하나의 센서를 포함하는, 광학 기반 시스템.
  24. 제23항에 있어서, 상기 ICA는 상기 제1 입사 LB 및 상기 제2 입사 LB 각각을 선택적으로 차단하도록 구성된 한 쌍의 차단 요소를 더 포함하는, 광학 기반 시스템.
  25. 제19항에 있어서, 상기 LFC는 프리즘, 평면 미러 및/도는 회절 격자를 포함하는, 광학 기반 시스템.
  26. 제19항에 있어서, 상기 LFC의 광 폴딩 각도는 그 피치 변화에 둔감한, 광학 기반 시스템.
  27. 제26항에 있어서, 상기 프리즘은 펜타프리즘 또는 유사 기능의 프리즘, 또는 서로에 대해 일정 각도로 설명된 한 쌍의 미러 또는 유사 기능의 미러 배열인, 광학 기반 시스템.
  28. 제19항에 있어서, 상기 광 생성 어셈블리는 광원 및 광학 장비를 포함하며, 상기 광원은 단일 LB를 생성하도록 구성되고, 상기 광학 장비는 상기 단일 LB를 시준하도록 구성되는, 광학 기반 시스템.
  29. 제28항에 있어서, 상기 제1 입사 LB 및 상기 제2 입사 LB는 상기 시준된 LB의 상보적인 부분인, 광학 기반 방법.
  30. 제28항에 있어서, 상기 광원은 다색 광원인, 광학 기반 시스템.
  31. 제28항에 있어서, 상기 광원은 레이저 빔을 동작시키도록 구성되는, 광학 기반 시스템.
  32. 제19항에 있어서, 상기 적어도 하나의 센서는 광원 및/또는 이미지 센서를 포함하는, 광학 기반 시스템.
  33. 제22항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 센서 및 상기 계산 모듈을 포함하며, 상기 공칭 경사각은 90°이고 상기 샘플은 상기 제1 표면에 평행한 외부의 평평한 제3 표면을 더 포함하고, 상기 계산 모듈은 상기 샘플이 뒤집힌 상태에서 상기 제1 표면 및 상기 제3 표면이 반전되어, (a) 상기 제3 표면으로부터의 반사에 의해 상기 제3 반환된 LB를 생성하기 위해, 상기 샘플의 상기 제3 표면 상에 제3 입사 광 빔을 투사하고, (b) 상기 LFC에 의한 폴딩, 상기 제2 표면으로부터의 반사, 및 상기 LFC를 통한 재통과에 의해 상기 제4 반환된 LB를 생성하기 위해, 상기 제3 입사 LB에 평행하게, 상기 LFC 상에 제4 입사 LB를 투사함으로써 얻어진 제3 반환된 LB에 대한 제4 반환된 LB의 측정된 제2 각편차를 추가로 고려하여 상기 실제 경사각을 계산하도록 구성되는, 광학 기반 시스템.
  34. 제33항에 있어서, 상기 계산 모듈은 적어도 상기 LFC 및 상기 ICA의 제조 공차 및 불완전성을 고려하여 상기 실제 경사각의 상기 계산된 값의 불확실성을 계산하도록 더 구성되는, 광학 기반 시스템.
  35. 제34항에 있어서, 상기 배향 인프라를 더 포함하며, 상기 계산 모듈은 상기 배향 인프라의 제조 공차 및 불완전성을 추가로 고려하여 상기 실제 경사각의 상기 계산된 값의 상기 불완전성을 계산하도록 구성되는, 광학 기반 시스템.
  36. 서로에 대해 공칭 각도로 설정된 한 쌍의 외부의 평평한 표면을 갖는 샘플을 제조하는 방법으로서, 상기 방법은,
    원시 샘플을 제공하는 단계;
    상기 원시 샘플을 처리하여 외부의 평평한 제1 표면 및 상기 제1 표면에 대해 테스트 각도로 설정된 외부의 평평한 제2 표면을 포함하는 처리된 샘플을 획득하는 단계;
    제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 상기 광학 기반 방법을 사용하여 상기 테스트 각도를 측정하는 단계;
    상기 테스트 각도가 공칭 각도와 미리 정의된 차이 이상으로 다른 경우, 상기 처리된 샘플이 추가 처리되도록 하여 재처리된 샘플을 획득하는 단계; 및
    상기 재처리된 샘플의 상기 테스트 각도와 상기 공칭 각도 사이의 차이가 상기 미리 정의된 차이보다 작을 때까지 측정하는 단계 및 필요한 경우 재처리하는 단계를 반복하는 단계를 포함하는, 방법.
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