KR20240035795A - 내부 패싯 사이의 평행성을 검증하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

내부 패싯 사이의 평행성을 검증하기 위한 방법 및 시스템 Download PDF

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KR20240035795A
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Abstract

본 명세서에는 (i) 샘플의 외부 표면에 거의 수직인 명목상 평행한 내부 패싯을 포함하는 광 투과성 샘플을 제공하는 단계; (ii) 샘플의 굴절률과 거의 동일한 굴절률을 가지며 외부 제1 표면과 이에 대해 예각으로 기울어진 외부 제2 표면을 포함하는 광학 요소를 제공하는 단계; (iii) 광학 요소의 제2 표면을 샘플의 제1 표면에 인접하게 배치하는 단계; (iv) 광학 요소의 제1 표면에 대략 수직으로 광 빔을 충돌시키는 단계; (v) 광학 요소를 통해 충돌하는 광 빔의 통과, 샘플로의 투과, 내부 패싯에서 일단 반사 및 샘플 밖으로 나간 후, 샘플 밖으로 나가는 광 빔을 감지하는 단계; 및 (vi) 감지된 데이터를 기초로 내부 패싯 사이의 병렬성으로부터의 편차를 계산하는 단계를 포함하는 방법이 개시된다.

Description

내부 패싯 사이의 평행성을 검증하기 위한 방법 및 시스템
본 개시는 일반적으로 내부 패싯(internal facet)을 포함한 샘플의 계측(metrology)을 위한 방법 및 시스템과 관련이 있다.
일부 광학 도파관은 명목상 평행한 반사성 내부 패싯을 포함한다. 이러한 내부 패싯의 평행을 높은 정밀도로 검증하기 위해 현재 최첨단 기술에는 고급 광학 컴포넌트가 필요하다. 간단하고 쉽게 구현 가능한 계측 기술을 위해서는, 고급 광학 컴포넌트의 사용을 피하여 대량 생산 요구를 해결하는 기술 분야에는 충족되지 않은 요구가 있다.
본 개시의 양태는 일부 실시예에 따라 내부 패싯을 포함하는 샘플의 계측을 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 더 구체적으로, 그러나 이에 제한되지는 않지만, 본 개시의 일부 실시예에 따른 본 개시의 양태는 복수의 명목상 평행한 내부 패싯을 포함하는 샘플의 계측을 위한 광학 기반 방법 및 시스템에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 개시의 일부 실시예에 따른 본 개시의 양태는 도파관의 주 표면에 명목상 수직인 복수의 명목상 평행한 내부 패싯을 포함하는 반사 도파관의 계측을 위한 광학 기반 방법 및 시스템에 관한 것이다.
반사 도파관은 헤드 마운트 디스플레이, 헤드업 디스플레이, 스마트폰, 콤팩트 디스플레이, 3D 디스플레이(스테레오 디스플레이) 및 소형 빔 확장기와 같은 다양한 디스플레이에 사용된다. 반사 도파관은 도파관의 출력 섹션에 걸쳐 명목상 평행한 복수의 내부 패싯을 포함한다. 도파관의 커플링-인 섹션으로부터 출력 섹션 방향으로 (내부 전반사에 의해) 전파되는 광은 각 내부 패싯에서 부분 반사 및 투과를 통해 도파관 외부로 점차적으로 커플링 아웃된다. 내부 패싯, 특히 인접한 내부 패싯 사이의 높은 평행성은 디스플레이에 선명하고 깨끗한 이미지(이중되거나 흐려지지 않음)를 형성하는 데 도움이 된다.
반사 도파관을 개별 유닛으로 다이싱하기 전에 플레이트 스택의 내부 패싯의 평행성을 모니터링하기 위한 다양한 방법이 해당 기술 분야에 알려져 있다. 그러나 이러한 생산 초기 단계부터 완제품까지(즉, 반사 도파관 생산이 완료될 때까지) 내부 패싯의 평행성에 변화가 발생할 수 있다.
(완성된) 반사 도파관뿐만 아니라 그 생산의 후기 단계에서 내부 패싯의 평행성을 검증하는 개선된 방법에 대한 충족되지 않은 요구가 해당 분야에 존재한다. 유리하게도, 본 출원은 반사 도파관의 내부 패싯 사이의 평행성을 검증하기 위한 빠르고 간단하며 정확한 방법을 개시한다. 본 출원은 개시된 방법을 구현할 수 있는 시스템을 추가로 개시하며, 이는 고급 및/또는 복잡한 컴포넌트의 사용을 유리하게 회피한다.
따라서, 일부 실시예의 양태에 따르면, 샘플의 내부 패싯 사이의 평행성을 검증하기 위한 광학 기반 방법이 제공된다. 이 방법은 다음 단계를 포함한다:
- 굴절률 n s 를 갖는 광 투과성 기판 및 두 개 이상의 내부 패싯을 포함하는 샘플을 제공하는 단계. 내부 패싯은 기판에 내장되어 있으며 명목상 샘플의 외부의 평평한 제1 표면에 대해 평행하고 거의 수직이다.
- 대략 n s 와 동일한 굴절률을 갖는 제1 광학 요소(FOE)를 제공하는 단계. FOE는 외부의 평평한 제1 표면과 외부의 평평한 제2 표면을 포함한다. FOE의 제2 표면은 FOE의 제1 표면의 반대편에 있고 이에 대해 예각의 제1 경사각으로 기울어져 있다.
- FOE의 제2 표면이 샘플의 제1 표면에 인접하도록 샘플과 FOE를 위치설정하는 단계.
- FOE의 제1 표면에 대략 수직으로(즉, 약 수직으로) 제1 복수의 광 빔을 투사하는 단계.
- FOE를 통해(즉, FOE를 통과하여) 제1 복수의 광 빔의 각각이 통과하고, 샘플로 투과되고, 내부 패싯에서 일단 반사된 후 샘플 밖으로 나가는 제2 복수의 광 빔을 획득하는 단계.
- 제2 복수의 광 빔을 감지(즉, 측정)하는 단계.
- (제2 복수의 광 빔의 감지에서 획득된) 감지된 데이터에 기초하여, 적어도 일부 내부 패싯 사이의 평행성으로부터의 적어도 하나의 편차를 계산하는 단계.
방법의 일부 실시예에 따르면, FOE는 n s 와 동일한 굴절률을 갖는다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 제1 복수의 광 빔은 FOE의 제1 표면에 수직으로 투사된다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 평행성으로부터의 편차를 계산하는 단계는 제2 복수의 광 빔 사이의 각도 편차(즉, 사이에 위치한 각도)를 계산하는 단계를 포함한다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 제1 복수의 광 빔은 시준되는 확장된 광 빔의 상보적인 부분을 구성한다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 확장된 광 빔은 단색이다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 확장된 광 빔은 확장된 레이저 빔이다.
방법의 일부 실시예에 따르면, FOE는 프리즘이다. 그러한 일부 실시예에 따르면, FOE는 삼각 프리즘이다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 샘플은 얇은 슬래브 또는 신장된 박스 형상이다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 샘플은 1차원 반사 도파관 또는 2차원 반사 도파관이다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 제2 복수의 광 빔을 감지하는 단계에서, 제2 복수의 광 빔은 이미지 센서를 사용하여 감지된다. 이로써 획득된 감지된 데이터는 이미지 센서의 스팟을 구성하는 픽셀의 측정된 강도를 포함한다. 각각의 스팟은 제2 복수의 각각의 광 빔에 의해 유도된다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 제2 복수의 광 빔을 감지하는 단계는 접안렌즈를 통해 제2 복수의 광 빔을 보는 단계를 포함한다. 제2 복수의 광 빔은 접안렌즈의 눈금이 매겨진 레티클에 대한 스팟으로 나타난다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 병렬성으로부터의 편차를 계산하는 단계는 및/또는 를 계산하는 단계를 포함한다. 는 와 같다. 는 또는 이다. . 는 이미지 센서 상의 또는 접안렌즈의 눈금이 매겨진 레티클에 대한 i번째 및 j번째 스팟(제2 복수의 광 빔에 의해 형성됨)의 위치를 지정하는 2차원 벡터 세트이다. N은 내부 패싯의 수다. M은 별개의 내부 패싯 쌍의 수다(즉, ). f는 이미지 센서 또는 접안렌즈 상의 복귀 광 빔을 포커싱하도록 구성된 초점 렌즈 또는 초점 렌즈 어셈블리의 초점 거리이다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 제1 복수의 광 빔의 각각은 계속해서 샘플의 개별의 내부 패싯에서 반사된다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 내부 패싯이 한 번에 하나씩 검사되도록, 제1 복수의 광 빔이 연속적으로 투사된다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 연속 투사는 병진이동 가능한 슬릿 또는 천공 광학 마스크 또는 복수의 셔터를 사용하여 구현된다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 병렬성으로부터의 편차를 계산할 때, 두 개 이상의 내부 패싯으로부터의 내부 패싯 쌍 사이의 병렬성으로부터의 편차가 계산된다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 내부 패싯 쌍은 인접한 내부 패싯 쌍을 포함한다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 내부 패싯 쌍 사이의 병렬성으로부터의 편차를 계산하는 것은 내부 패싯 쌍의 각각에서 내부 패싯 사이의 피치 및/또는 롤 에서 (2개의) 편차 세트를 계산하는 것을 포함한다. 인덱스 i와 j는 서로 다른 내부 패싯 쌍(내부 패싯의 쌍으로부터의)에 걸쳐 있다. 및 은 각각 내부 패싯의 i번째와 j번째 사이의 피치와 롤의 편차이다. 이러한 일부 실시예에 따르면, 및 은 각각 및 를 통해 계산된다. 는 i번째 내부 패싯으로부터의 반사에 의해 유도된, 제2 복수의 광 빔의 i번째와 j번째 내부 패싯으로부터의 반사에 의해 유도된 제2 복수의 광 빔의 j번째 사이의 피치 편차이다. 은 제2 복수의 광 빔의 i번째 광 빔과 제2의 복수의 광 빔의 j번째 광 빔 사이의 롤의 편차이다. 은 제2 복수의 광 빔에 의해 유도된 이미지 센서 위 또는 접안렌즈의 눈금이 매겨진 레티클에 대한 스팟의 위치를 지정하는 2차원 벡터의 세트이다. 인덱스 k는 광 빔을 라벨링한다. N은 내부 패싯의 수이다. f는 제2 복수의 광 빔을 이미지 센서 또는 접안렌즈 상에 포커싱하도록 구성된 초점 렌즈 또는 초점 렌즈 어셈블리의 초점 거리이다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 평행성으로부터의 편차를 계산하는 단계는 내부 패싯 사이의 피치의 최대 편차(즉, 피치의 편차 범위) 및/또는 내부 패싯 사이의 롤의 최대 편차(즉, 롤의 편차 범위) 를 계산하는 단계를 포함한다. 은 제2 복수의 광 빔에 의해 유도된 이미지 센서 위 또는 접안렌즈의 눈금이 매겨진 레티클에 대한 스팟의 위치(예를 들어, 중심 포인트)를 지정하는 2차원 벡터의 세트이다. 인덱스 i는 스팟을 라벨링한다. N은 내부 패싯의 수이다. f는 제2 복수의 광 빔을 이미지 센서 또는 접안렌즈에 포커싱하도록 구성된 초점 렌즈 또는 초점 렌즈 어셈블리의 초점 길이이다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 샘플과 FOE의 위치설정의 단계에서, 샘플과 FOE는 FOE의 제2 표면이 샘플의 제1 표면과 평행하도록 위치된다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 샘플과 FOE는 샘플의 제1 표면 상의 제1 영역이 FOE의 제2 표면과 완전히 접촉되도록 위치된다. 제1 영역은 내부 패싯을 포함하는 샘플 섹션으로 정의된다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 병렬성으로부터의 편차를 계산하는 단계에서, 두 개 이상의 내부 패싯에서 인접한 내부 패싯 쌍 사이의 병렬성으로부터의 편차가 계산된다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 병렬성으로부터의 편차를 계산하는 단계에서, 기준 내부 패싯(예를 들어, 최측면 내부 패싯)에 대한 두 개 이상의 내부 패싯과 두 개 이상의 내부 패싯으로부터의, 내부 패싯의 평행성으로부터의 편차가 계산된다.
방법의 일부 실시예에 따르면, FOE의 제1 표면은 반사 방지 코팅으로 코팅된다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 방법은 FOE와 샘플 사이에 형상 순응 인터페이스를 적용하는 단계를 더 포함한다. 형상 순응 인터페이스는 기판과 거의 동일한 굴절률을 갖는다. 이러한 일부 실시예에 따르면, 형상 순응 인터페이스는 액체, 젤 또는 페이스트일 수 있다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 자동시준기는 제1 복수의 광 빔을 생성하고, 제2 복수의 광 빔을 감지하는 데 사용되는 감광 컴포넌트에 제2 복수의 광 빔을 포커싱하는 데 사용된다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 제2 복수의 광 빔은 샘플의 제1 표면을 통해 그리고 FOE를 통해 샘플로부터 복귀하는 광 빔을 포함한다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 샘플은 샘플의 제1 표면의 반대편에 있는 외부의 평평한 제2 표면을 포함한다. 샘플의 제1 표면을 통해 샘플에서 나가기 전에, 복귀 광 빔은 샘플의 제2 표면에서 반사된다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 샘플의 내부 패싯은 샘플의 제1 표면에 수직이다. 샘플의 제2 표면은 샘플의 제1 표면과 평행하다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 샘플의 인접한 내부 패싯은 일정한 간격으로 이격되어 있다. 제1 경사각은 약 (90° - arctan(2d 1 /d 2 ))과 같고, 즉, 경사각 는 90도에서 arctan(2d 1 /d 2 )을 뺀 것과 같다. d 1 은 샘플의 제1 표면과 샘플의 제2 표면 사이의 거리입니다. d 2 는 샘플의 인접한 내부 패싯 사이의 거리이다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 제1 경사각은 제2 복수 광 빔의 파워와 제1 복수 광 빔의 파워의 비가 대략 최대화되도록 하는 각도이다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 샘플은 샘플의 제1 표면의 반대편에 있는 외부의 평평한 제2 표면을 포함한다. 제2 복수의 광 빔은 샘플의 제2 표면을 통해 샘플에서 나가는 광 빔을 포함한다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 방법은 제1 복수의 광 빔을 투사하는 단계 이전에 제2 광학 요소(SOE)를 제공하는 단계를 더 포함한다. SOE의 굴절률은 n s 와 거의 같다. SOE는 외부의 평평한 제1 표면과 외부의 평평한 제2 표면을 포함한다. SOE의 제2 표면은 SOE의 제1 표면과 반대편에 있고 SOE의 제1 표면에 대해 예각의 제2 경사각으로 기울어져 있다. 샘플 및 FOE의 위치설정 단계는 SOE의 제2 표면이 샘플의 제2 표면에 인접하도록 SOE 및/또는 샘플을 위치시키는 단계를 더 포함한다. 제2 복수의 광 빔은 샘플의 제2 표면을 통해 샘플 밖으로 빠져나가고 SOE로 투과된 후 SOE의 제1 표면을 통해 SOE를 빠져나가는 광 빔을 포함한다. 이러한 일부 실시예에 따르면, SOE는 n s 와 동일한 굴절률을 갖는다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 샘플과 FOE의 위치설정 단계에서, 샘플, FOE 및 SOE는 FOE의 제2 표면이 샘플의 제1 표면과 평행하고 SOE의 제2 표면이 샘플의 제2 표면과 평행하도록 위치된다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 제2 경사각은 제1 경사각과 거의 동일하여, 제2 복수의 광 빔 각각은 대략 SOE의 제1 표면에 대해 수직으로 SOE를 빠져나간다. 이러한 일부 실시예에 따르면, 제2 경사각은 제1 경사각과 동일하다.
샘플의 내부 패싯은 샘플의 제1 표면에 수직이고, 샘플의 제2 표면은 샘플의 제1 표면에 평행한 방법의 일부 실시예에 따르면, 샘플의 인접한 내부 패싯은 일정한 간격으로 떨어져 있다. 제1 경사각과 제2 경사각은 각각 약 (90° - arctan(d 1 /d 2 ))이고, 즉, 경사각 는 90도에서 arctan(d 1 /d 2 )를 뺀 것과 같다. d 1 은 샘플의 제1 표면과 샘플의 제2 표면 사이의 거리이다. d2는 샘플의 인접한 내부 패싯 사이의 거리이다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 제1 경사각 및 제2 경사각은 제2 복수 광 빔의 파워와 제1 복수 광 빔의 파워의 비율이 대략 최대가 되도록 되어 있다.
방법의 일부 실시예에 따르면, SOE는 프리즘이다. 이러한 일부 실시예에 따르면, SOE는 삼각 프리즘이다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 샘플, FOE 및 SOE는 샘플의 제1 표면 상의 제1 영역이 FOE의 제2 표면과 완전히 접촉되고 샘플의 제2 영역이 SOE의 제2 표면과 완전히 접촉되도록 위치된다. 제1 영역과 제2 영역은 내부 패싯을 포함하는 샘플 섹션에 의해 정의된다. 제2 영역은 제1 영역의 반대편에 있다.
방법의 일부 실시예에 따르면, SOE의 제1 표면은 반사 방지 코팅으로 코팅된다.
방법의 일부 실시예에 따르면, 방법은 FOE와 샘플 사이 및 SOE와 샘플 사이에 형상 순응 인터페이스를 적용하는 단계를 더 포함한다. 형상 순응 인터페이스는 기판과 거의 동일한 굴절률을 갖는다. 이러한 일부 실시예에 따르면, 형상 순응 인터페이스는 액체, 젤 또는 페이스트일 수 있다.
일부 실시예의 일 양태에 따르면, 굴절률 n s 를 갖는 기판과 기판에 내장되어 있으며 명목상 평행하고 샘플의 외부 평평한 제1 표면에 대해 거의 수직인 두 개 이상의 내부 패싯을 갖는 샘플 계측용 광학 기반 시스템이 제공된다. 시스템은 제1 광학 요소(FOE)와 광원, 광학 장비 및 감광 컴포넌트를 포함하는 광학 장치를 포함한다. FOE는 대략 n s 와 동일한 굴절률을 갖고 외부의 평평한 제1 표면과 외부의 평평한 제2 표면을 포함한다. FOE의 제2 표면은 FOE의 제1 표면의 반대편에 있고, FOE의 제1 표면에 대해 예각의 제1 경사각으로 기울어져 있다. 광학 장치는 (i) FOE의 제2 표면이 샘플의 제1 표면에 인접하고, (ii) 그렇게 배치된 경우(즉, FOE의 제2 표면이 샘플의 제1 표면에 인접한 경우) 광원에 의해 생성될 수 있는 제1 복수의 광 빔이 FOE의 제1 표면에 수직으로 충돌하도록 샘플 및/또는 FOE의 위치설정을 가능하게 하도록 구성된다. FOE는 FOE를 통한 제1 복수의 광 빔의 통과, 샘플 내로의 광 빔의 투과 및 내부 패싯에서 일단 반사된 후 샘플을 빠져나가는 제2의 복수의 광 빔을 감광 컴포넌트에 포커싱하도록 더 구성되어, 이로써 제2 복수의 광 빔 사이의 각도 편차를 측정할 수 있게 된다. 제2 복수의 광 빔 사이의 각도 편차는 내부 패싯 사이의 평행성으로부터의 편차를 나타낸다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, FOE의 굴절률은 n s 와 같다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 광학 장치는 광원에 의해 생성될 수 있는 제1 복수의 광 빔이 FOE의 제1 표면에 수직으로 도달하도록 샘플의 제1 표면에 인접하게 FOE의 제2 표면을 위치시킬 수 있도록 구성된다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 광학 장비는 광원에 의해 생성된 광 빔을 시준하여 제1 복수의 광 빔을 준비하도록 구성된 시준 렌즈 또는 시준 렌즈 어셈블리를 포함한다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 광원은 단색 광원이다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 광원은 레이저 소스이다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 광학 장비는 제2 복수의 광 빔을 감광 컴포넌트에 포커싱하도록 구성된 초점 렌즈 또는 초점 렌즈 어셈블리를 포함한다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 감광 컴포넌트는 제2 복수의 광 빔을 감지하도록 구성된 이미지 센서를 포함한다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 감광 컴포넌트는 카메라이거나 카메라를 포함한다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 감광 컴포넌트는 접안렌즈 어셈블리를 포함한다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 광학 장치는 FOE의 제2 표면이 샘플의 제1 표면과 평행하도록 샘플 및/또는 FOE의 위치설정을 가능하게 하도록 구성된다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 광학 장치는 샘플의 제1 표면 상의 제1 영역이 FOE의 제2 표면과 완전히 접촉되도록 샘플과 FOE의 위치설정을 가능하게 하도록 구성된다. 제1 영역은 내부 패싯을 포함하는 샘플 섹션으로 정의된다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 샘플은 얇은 슬래브 또는 신장된 박스 형상이다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 샘플은 1차원 반사 도파관 또는 2차원 반사 도파관이다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, FOE는 프리즘이다. 그러한 일부 실시예에 따르면, FOE는 삼각 프리즘이다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 광학 장치는 내부 패싯을 한 번에 하나씩 검사할 수 있도록 구성된 병진이동 가능한 슬릿 또는 천공형 광학 마스크 및/또는 복수의 셔터를 더 포함한다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 감지된 데이터는 이미지 센서 상의 스팟을 구성하는 픽셀의 측정된 강도를 포함한다. 각각의 스팟은 제2 복수의 광 빔의 개별의 광 빔에 의해 유도된다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 시스템은 감지된 데이터를 기초로 내부 패싯 사이의 병렬성으로부터의 편차를 계산하도록 구성된 계산 모듈을 더 포함한다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 병렬성으로부터의 편차를 계산하는 부분으로서, 계산 모듈은 (감지된 데이터에 기초하여) 제2 복수의 광 빔 사이의 각도 편차를 계산하도록 구성된다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 계산 모듈은 양 및/또는 를 계산하도록 구성된다. 는 와 같다. 는 또는 이다. . 는 이미지 센서 상의 또는 접안렌즈의 눈금이 매겨진 레티클에 대한 i번째 및 j번째 스팟(제2 복수의 광 빔에 의해 형성됨)의 위치를 지정하는 2차원 벡터 세트이다. N은 내부 패싯의 수다. M은 별개의 내부 패싯 쌍의 수다(즉, ). f는 이미지 센서 또는 접안렌즈 상의 복귀 광 빔을 포커싱하도록 구성된 초점 렌즈 또는 초점 렌즈 어셈블리의 초점 거리이다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 상기 광학 장치는 병진이동 가능한 슬릿 또는 천공형 광학 마스크 및/또는 내부 패싯을 한 번에 하나씩 검사할 수 있도록 구성된 복수의 셔터를 더 포함하고, 계산 모듈은 두 개 이상의 내부 패싯으로부터의 내부 패싯 쌍 사이의 병렬성으로부터의 편차를 계산하도록 구성된다. 이러한 일부 실시예에 따르면, 내부 패싯의 쌍은 인접한 내부 패싯 쌍을 포함한다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 내부 패싯의 쌍 사이의 병렬성으로부터의 편차를 계산하는 것의 일부로서, 계산 모듈은 내부 패싯 쌍의 각각에서 내부 패싯 사이의 피치 및/또는 롤 에서 (2개의) 편차 세트를 계산하도록 구성된다. 인덱스 i와 j는 서로 다른 내부 패싯 쌍(내부 패싯의 쌍으로부터의)에 걸쳐 있다. 및 은 각각 내부 패싯의 i번째와 j번째 사이의 피치와 롤의 편차이다. 이러한 일부 실시예에 따르면, 및 은 각각 및 를 통해 계산된다. 는 i번째 내부 패싯으로부터의 반사에 의해 유도된, 제2 복수의 광 빔의 i번째와 j번째 내부 패싯으로부터의 반사에 의해 유도된 제2 복수의 광 빔의 j번째 사이의 피치 편차이다. 은 제2 복수의 광 빔의 i번째 광 빔과 제2의 복수의 광 빔의 j번째 광 빔 사이의 롤의 편차이다. 은 제2 복수의 광 빔에 의해 유도된 이미지 센서 위 또는 접안렌즈의 눈금이 매겨진 레티클에 대한 스팟의 위치를 지정하는 2차원 벡터의 세트이다. 인덱스 k는 광 빔을 라벨링한다. N은 내부 패싯의 수이다. f는 제2 복수의 광 빔을 이미지 센서 또는 접안렌즈 상에 포커싱하도록 구성된 초점 렌즈 또는 초점 렌즈 어셈블리의 초점 거리이다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 내부 패싯 사이의 병렬성으로부터의 편차를 계산하는 과정의 일부로서, 계산 모듈은 내부 패싯 사이의 피치의 최대 편차(즉, 피치의 편차 범위) 및/또는 내부 패싯 사이의 롤의 최대 편차(즉, 롤의 편차 범위) 를 계산하도록 구성된다. 은 제2 복수의 광 빔에 의해 유도된 이미지 센서 위 또는 접안렌즈의 눈금이 매겨진 레티클에 대한 스팟의 위치(예를 들어, 중심 포인트)를 지정하는 2차원 벡터의 세트이다. 인덱스 i는 스팟을 라벨링한다. N은 내부 패싯의 수이다. f는 제2 복수의 광 빔을 이미지 센서 또는 접안렌즈에 포커싱하도록 구성된 초점 렌즈 또는 초점 렌즈 어셈블리의 초점 길이이다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 광학 장치는 FOE의 제2 표면이 샘플의 제1 표면과 평행하도록 샘플 및/또는 FOE의 위치설정을 가능하게 하도록 구성된다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 광학 장치는 샘플의 제1 표면 상의 제1 영역이 FOE의 제2 표면과 완전히 접촉되도록 샘플 및/또는 FOE의 위치설정을 가능하게 하도록 구성된다. 제1 영역은 내부 패싯을 포함하는 샘플 섹션으로 정의된다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 병렬성으로부터의 편차를 계산하는 부분으로서, 계산 모듈은 두 개 이상의 내부 패싯과 인접한 내부 패싯 쌍 사이의 병렬성으로부터의 편차를 계산하도록 구성된다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 병렬성으로부터의 편차를 계산하는 과정의 일부로, 기준 내부 패싯과 관련하여 두 개 이상의 내부 패싯으로부터, 내부 패싯의 병렬성으로부터의 편차가 계산된다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, FOE의 제1 표면은 반사 방지 코팅으로 코팅된다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 광학 장치는 제1 복수의 광 빔을 생성하고 제2 복수의 광 빔을 감광 컴포넌트에 포커싱하도록 구성된 자동시준기를 포함한다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 제2 복수의 광 빔은 샘플의 제1 표면을 통해 그리고 FOE를 통해 샘플로부터 복귀된 광 빔을 포함한다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 샘플은 샘플의 제1표면의 반대편에 있는 외부의 평평한 제2 표면을 포함한다. 샘플의 제1 표면을 통해 샘플에서 나가기 전에, 복귀 광 빔은 샘플의 제2 표면에서 반사된다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 샘플의 내부 패싯은 샘플의 제1 표면에 수직이다. 샘플의 제2 표면은 샘플의 제1 표면과 평행하다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 샘플의 인접한 내부 패싯은 일정한 간격으로 이격되어 있다. 제1 경사각은 약 (90° - arctan(2d 1 /d 2 ))과 같다. d 1 은 샘플의 제1 표면과 샘플의 제2 표면 사이의 거리이다. d 2 는 샘플의 인접한 내부 패싯 사이의 거리이다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 제1 경사각은 제2 복수 광 빔의 파워와 제1 복수 광 빔의 파워의 비가 대략 최대화되도록 하는 각도이다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 샘플은 샘플의 제1 표면과 반대편에 있는 외부의 평평한 제2 표면을 포함한다. 제2 복수의 광 빔은 샘플의 제2 표면을 통해 샘플에서 나가는 광 빔을 포함한다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 시스템은 제2 광학 요소(SOE)를 더 포함한다. SOE의 굴절률은 n s 와 거의 같다. SOE는 외부의 평평한 제1 표면과 외부의 평평한 제2 표면을 포함한다. SOE의 제2 표면은 SOE의 제1 표면의 반대편에 있고 SOE의 제1 표면에 대해 예각의 제2 경사각으로 기울어져 있다. 광학 장치는 SOE의 제2 표면이 샘플의 제2 표면에 인접하도록 샘플 및/또는 SOE의 위치설정을 가능하게 하도록 더 구성된다. 이러한 일부 실시예에 따르면, SOE는 n s 와 동일한 굴절률을 갖는다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 제2 복수의 광 빔은 샘플의 제2 표면을 통해 샘플 밖으로 나가고 SOE로 투과된 후 SOE의 제1 표면을 통해 SOE를 빠져나가는 광 빔을 포함한다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 광학 장치는 SOE의 제2 표면이 샘플의 제2 표면과 평행하도록 샘플 및/또는 SOE를 위치시키도록 더 구성된다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 광학 장치는 샘플의 제1 표면 상의 제1 영역이 FOE의 제2 표면과 완전히 접촉되고, 샘플의 제2 영역이 SOE의 제2 표면과 완전히 접촉되도록 샘플 및/또는 SOE의 위치설정을 가능하게 하도록 더 구성된다. 제1 영역과 제2 영역은 내부 패싯을 포함하는 샘플 섹션으로 정의된다. 제2 영역은 제1 영역과 반대편에 있다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 제2 경사각은 제1 경사각과 대략 동일하므로, 제2 복수의 광 빔의 각각은 대략 SOE의 제1 표면에 대해 수직으로 SOE를 빠져나간다. 이러한 일부 실시예에 따르면, 제2 경사각은 제1 경사각과 동일하다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, 샘플의 내부 패싯은 샘플의 제1 표면에 수직이고, 샘플의 제2 표면은 샘플의 제1 표면에 평행하며, 샘플의 인접한 내부 패싯은 일정한 간격으로 이격되어 있다. 제1 경사각과 제2 경사각은 각각 약 (90° - arctan(d 1 /d 2 ))이다. d 1 은 샘플의 제1 표면과 샘플의 제2 표면 사이의 거리이다. d 2 는 샘플의 인접한 내부 패싯 사이의 거리이다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, SOE는 프리즘이다. 이러한 일부 실시예에 따르면, SOE는 삼각 프리즘이다.
시스템의 일부 실시예에 따르면, SOE의 제1 표면은 반사 방지 코팅으로 코팅된다.
본 개시의 특정 실시예는 위의 이점 중 일부, 전부를 포함하거나 전혀 포함하지 않을 수 있다. 하나 이상의 다른 기술적 이점은 본 명세서에 포함된 도면, 설명 및 청구범위로부터 당업자에게 쉽게 명백해질 수 있다. 더욱이, 위에 열거된 특정 이점이 있지만, 다양한 실시예는 열거된 이점 중 전부, 일부를 포함하거나 전혀 포함하지 않을 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 개시가 속하는 기술 분야의 숙련자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 충돌이 있는 경우 정의를 포함한 특허 사양이 적용된다. 본 명세서에서 사용된 부정관사("a" 및 "an")는 문맥에서 달리 명시하지 않는 한 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미한다.
달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 본 개시로부터 명백한 바와 같이, 일부 실시예에 따르면, "처리", "컴퓨팅", "계산", "결정", "추정", "평가", "측정" 등과 같은 용어는 컴퓨팅 시스템의 레지스터 및/또는 메모리 내의 물리적(예를 들어, 전자) 양으로 표현되는 데이터를 컴퓨팅 시스템의 메모리, 레지스터 또는 기타 정보 저장소, 송신 또는 디스플레이 디바이스 내에서 물리량으로 유사하게 표시되는 다른 데이터로 조작 및/또는 변환하는 컴퓨터나 컴퓨팅 시스템, 또는 유사한 전자 컴퓨팅 디바이스의 동작 및/또는 프로세스를 의미할 수 있다는 것이 이해된다.
본 개시의 실시예는 본 명세서의 동작을 수행하는 장치를 포함할 수 있다. 장치는 원하는 목적을 위해 특별히 구성될 수 있거나, 컴퓨터에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해 선택적으로 활성화되거나 재구성되는 범용 컴퓨터(들)를 포함할 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램은, 예를 들어, 이에 제한되지는 않지만, 플로피 디스크, 광 디스크, CD-ROM, 자기 광 디스크를 포함한 모든 유형의 디스크, 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 전기적으로 프로그래밍 가능한 판독 전용 메모리(EPROM), 전기적으로 소거 가능하고 프로그래밍 가능한 판독 전용 메모리(EEPROM), 자기 또는 광학 카드, 또는 전자 명령어를 저장하는 데 적합하고 컴퓨터 시스템 버스에 연결될 수 있는 기타 유형의 미디어와 같은 컴퓨터 판독가능 저장매체에 저장될 수 있다.
본 명세서에 제시된 프로세스와 디스플레이는 본질적으로 특정 컴퓨터나 기타 장치와 관련이 없다. 다양한 범용 시스템이 본 명세서의 교시에 따라 프로그램과 함께 사용될 수 있거나, 원하는 방법(들)을 수행하기 위해 보다 전문화된 장치를 구성하는 것이 편리할 수 있음이 입증될 수 있다. 이러한 다양한 시스템에 대해 원하는 구조는 아래 설명에 나와 있다. 또한, 본 개시의 실시예는 임의의 특정 프로그래밍 언어를 참조하여 설명되지 않는다. 본 명세서에 설명된 바와 같이 본 개시의 교시를 구현하기 위해 다양한 프로그래밍 언어가 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
본 개시의 양태는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터 실행 가능 명령어의 일반적인 맥락에서 설명될 수 있다. 일반적으로 프로그램 모듈은 특정 작업을 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 구현하는 루틴, 프로그램, 개체, 컴포넌트, 데이터 구조 등을 포함한다. 개시된 실시예는 통신 네트워크를 통해 연결된 원격 처리 디바이스에 의해 작업이 수행되는 분산 컴퓨팅 환경에서도 실시될 수 있다. 분산 컴퓨팅 환경에서 프로그램 모듈은 메모리 저장 디바이스를 포함하는 로컬 및 원격 컴퓨터 저장 매체 모두에 위치할 수 있다.
본 개시의 일부 실시예는 수반되는 도면을 참조하여 본 명세서에 설명된다. 이 설명은, 도면과 함께, 기술 분야에서 일반적인 기술을 가진 사람에게 일부 실시예를 어떻게 실시 할 수 있는지에 대해 명백하게 만든다. 도면은 예시적인 설명을 위한 목적이며 본 개시에 대한 근본적인 이해에 필요한 것보다 실시예의 구조적 세부사항을 더 자세하게 보여 주려고 시도하지 않는다. 명확성을 위해, 도면에 묘사된 일부 객체는 스케일링되지 않는다. 또한, 동일한 도면의 두 개의 다른 물체가 다른 스케일로 그려질 수 있다. 특히, 일부 객체의 스케일은 같은 도면의 다른 물체와 비교하여 크게 과장 될 수 있다. 도면에서:
도 1a는 일부 실시예에 따라 샘플의 내부 패싯 및 그에 장착된 샘플의 계측을 위한 광학 기반 시스템을 개략적으로 도시한다;
도 1b는 일부 실시예에 따라 도 1a의 샘플의 섹션의 확대된 단면도이다;
도 1c는 일부 실시예에 따라 도 1a의 샘플의 섹션에 대한 확대된 사시도이다;
도 1d는 일부 실시예에 따라 샘플 검사 동안 동작 중인 도 1a의 시스템을 개략적으로 도시한다;
도 1e는 일부 실시예에 따라 도 1d의 일부에 대한 확대도를 제공한다;
도 2a는 일부 실시예에 따라 샘플의 검사의 일부로 얻어진 도 1a의 시스템의 이미지 센서의 감광성 표면(photosensitive surface)의 스팟을 개략적으로 도시한다;
도 2b는 일부 실시예에 따라 샘플의 검사의 일부로 얻어진 도 1a의 시스템의 이미지 센서의 감광성 표면의 스팟을 개략적으로 도시한다;
도 3은 도 1a 시스템의 특정 실시예에 대응하는 샘플의 내부 패싯의 계측을 위한 광학 기반 시스템을 개략적으로 도시한다;
도 4는 일부 실시예에 따라 샘플의 검사의 일부로 얻어진 도 3의 시스템의 이미지 센서의 감광성 표면의 스팟을 개략적으로 도시한다;
도 5는 샘플이 장착된, 도 1a 시스템의 특정 실시예에 대응하는 샘플의 내부 패싯의 계측을 위한 광학 기반 시스템의 일부구성 요소를 개략적으로 묘사한다;
도 6a는 일부 실시예에 따라 샘플의 내부 패싯과 그에 장착된 샘플을 위한 광학 기반 시스템을 개략적으로 도시한다;
도 6b는 일부 실시예에 따라 도 6a의 샘플의 섹션의 확대된 단면도이다;
도 7은 도 6a의 시스템의 특정 실시예에 대응하는 샘플의 내부 패싯의 계측을 위한 광학 기반 시스템을 개략적으로 도시한다;
도 8은 일부 실시예에 따라 샘플의 내부 패싯의 계측을 위한 광학 기반 방법의 흐름도를 나타낸다;
도 9는 도 8의 방법의 특정 실시예에 대응하는 샘플의 내부 패싯의 계측을 위한 광학 기반 방법의 흐름도를 나타낸다; 및
도 10은 도 8의 방법의 특정 실시예에 대응하는 샘플의 내부 패싯의 계측을 위한 광학 기반 방법의 흐름도를 나타낸다.
본 명세서의 교시의 원칙, 용도 및 구현예는 수반되는 설명 및 도면을 참조하여 더 잘 이해 될 수 있다. 본 명세서에 제시된 설명과 도면의 여부에 따라, 당업자는 과도한 노력이나 실험없이 본 명세서에서 교시를 구현할 수 있을 것이다. 도면에서 동일한 참조 번호는 전체적으로 동일한 부분을 나타낸다.
본 출원의 설명과 청구항에서, "포함하다" 및 "갖다"라는 단어와 그 형태는 단어가 관련 될 수 있는 목록의 구성으로만 제한되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, "약(about)"이라는 용어는 주어진 (명시된) 값의 근처(및 포함)의 연속 값 범위 내에서 수량 또는 파라미터(예를 들어, 요소의 길이) 값을 지정하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, "약"은 파라미터의 값을 주어진 값의 80% 내지 120% 사이로 지정할 수 있다. 예를 들어,"요소의 길이가 약 1m이다"는"요소의 길이가 0.8m에서 1.2m 사이이다"라고 진술과 같다. 일부 실시예에 따르면, "약"은 파라미터의 값을 주어진 값의 90% 내지 110% 사이로 지정할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, "약"은 파라미터의 값을 주어진 값의 95% 내지 105% 사이로 지정할 수 있다. 특히,"약 동등한" 및 "대략에 동등한"이라는 용어도 정확한 등가를 다루고 있음을 이해해야한다.
본 명세서에 사용 된 일부 실시예에 따르면, "실질적으로" 및 "약"이라는 용어는 상호 교환가능하다.
설명의 용이성을 위해, 일부 도면에서는 3 차원 직교 좌표계가 도입된다. 도시된 객체에 대한 좌표계의 배향은 도면마다 다를 수 있다. 또한, 심볼 *?*는 "페이지 밖으로"를 가리키는 축을 나타내는 데 사용될 수 있으며, 심볼 U은 "페이지 안으로"를 가리키는 축을 나타내는 데 사용될 수 있다.
도면에서, 선택적 요소 및 선택적 단계(흐름도에서)는 점선으로 묘사된다.
설명 전체에서, 벡터는 굵은 표면(예를 들어, v)의 소문자, 직립 문자로 표시된다.
설명은 방정식 형태의 파라미터 간의 정량적 관계를 포함한다. 결과적으로, 설명을 명확하게 렌더링하기 위해, 설명 전체에 걸쳐, 특정 심볼은 특정 유형의 파라미터 및/또는 수량을 라벨링하는데 데 독점적으로 사용된다. 벡터 "u"(첨자 및/또는 첨자가 붙은 것 포함)는 스팟의 좌표(예를 들어, 이미지 센서 상의)를 지정하는 2 차원 벡터를 나타낸다. 그리스 문자 ""(첨자 및/또는 첨자가 붙은 것 포함)은 평면 사이의 각도 또는 각도의 크기를 나타낸다. 보다 구체적으로, 그리스 문자 ""은 샘플의 내부 패싯 쌍 사이의 평행과 평행으로부터의 편차의 크기를 나타내는 데 사용된다. 그리스 문자 ""(첨자 및/또는 첨자가 붙은 것 포함)는 두 벡터 사이의 각도 또는 두 벡터 사이의 각도 크기를 나타낸다. 보다 구체적으로, 그리스 문자 " "는 두 개의 광 빔의 전파 방향 사이의 각도 편차를 나타내는 데 사용된다. "n s "는 개시된 시스템 및/또는 방법을 사용하여 검사된 샘플의 굴절률(refractive index)을 나타낸다. "f"는 샘플을 검사하는 데 사용되고 및/또는 샘플을 검사하는 데 사용되는 본 개시의 방법의 일부로서 사용되는 개시된 시스템에 포함된 감광 컴포넌트에 반환된 광 빔을 포커싱하기 위해 사용되는 초점 렌즈 또는 렌즈 어셈블리의 초점 길이를 나타낸다. 따라서, 심볼 u, , , n s 및 f(또한 각도를 나타내는 심볼 "", "", "")은 텍스트에서 처음 소개된 특정 실시 예에 묶여 있는 것으로 간주되어서는 안 된다. 특히, 하나의 실시예의 맥락에서 값의 사양, 값의 범위 및/또는 u(컴포넌트)의 값 및 파라미터 , , n s 및 f (또한 파라미터 , 및 )에 대한 제약은 반드시 다른 실시예에 적용되는 것은 아니다.
설명을 통해 3 차원 요소의 내부, 평평한 표면(예를 들어, 3 차원 요소의 두 부분 사이의 평평한 경계 또는 3 차원 요소에 통합된 재료의 내부 평평한 층)이 "내부 패싯"으로 지칭된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 객체가 속성을 나타내기 위한 설계 및 제조에 의해 의도되지만 실제로는 제조 공차로 인해 속성이 실제로 불완전하게 나타날 때 객체는 샘플의 평평한 표면 사이의 경사각과 같은 속성을 "명목상" 나타낸다고(즉, 특성화된다고) 말할 수 있다.
시스템
일부 실시예의 일 양태에 따르면, 균일한 굴절률을 특징으로 하는 기판(샘플의 대부분을 구성함)과 기판에 내장되어 있으며 적어도 샘플의 외부(제1) 표면(예를 들어, 반사성 도파관의 주 표면)에 대해 명목상 평행하고 대략 수직인 2개 이상의 내부 패싯을 포함하는 샘플(예를 들어, 1차원 또는 2차원 반사성 도파관)의 계측을 위한 광학 기반 시스템이 제공된다. 시스템은 도 8의 광학 기반 방법(샘플의 내부 패싯 사이의 평행성을 검증하기 위한)을 구현하는 데 사용될 수 있다.
시스템은 (적어도 하나의) 광학 요소(예를 들어, 프리즘)와 광원, 감광(light sensing) 컴포넌트 및 선택적으로 광학 장비를 포함하는 광학 장치(optical setup)를 포함한다. 광학 장비는 광원에 의해 생성된 광을 시준하도록 구성된 시준 렌즈 또는 시준 렌즈 어셈블리를 적어도 포함하여, 제1 복수의 광 빔을 준비한다.
광학 요소는 기판의 굴절률과 거의 동일한 굴절률을 갖고 외부의 평평한 제1 표면과 그 반대쪽에 있는 외부의 평평한 제2 표면을 포함한다. 광학 요소의 제2 표면은 예각(제1) 경사각으로 광학 요소의 제1 표면에 대해 기울어져 있다. 학 장치는 샘플 및/또는 광학 요소의 위치를 설정할 수 있도록 구성되어, (i) 광학 요소의 제2 표면이 샘플의 제1 표면에 인접하도록 하고, (ii) 그렇게 배치된 경우(즉, 배치된 광학 요소의 제2 표면이 샘플의 제1 표면에 인접해 있는 경우) 광원에 의해 생성될 수 있는 제1 복수의 광 빔이 거의 수직으로 광학 요소의 제1 표면에 충돌할 수 있도록 한다.
광학 장비는 제2 복수의 광 빔 사이의 각도 편차를 측정할 수 있도록 제2 복수의 광 빔을 감광 컴포넌트에 포커싱하도록 구성된 초점 렌즈 또는 초점 렌즈 어셈블리를 포함할 수 있다. 제2 복수의 광 빔은 제1 복수의 광 빔이 광학 요소를 통해(즉, 통과하여) 샘플로 투과되고, 내부 패싯에서 일단 반사된 후 샘플에서 나가는 광 빔을 포함한다. 제2 복수의 광 빔 사이의 (측정된) 각도 편차에 기초하여, 내부 패싯 사이의 평행성으로부터의 편차(들)가 계산될 수 있다.
도 1a 내지 5의 설명에서 아래에 설명된 실시예와 같은 일부 실시예에 따르면, 내부 패싯에서 반사된 후, 반사된 광 빔은 샘플의 제1 표면의 반대에 있는 샘플의 제2 표면에서 반사된다. 이중 반사된(즉, 샘플 내에서 두 번 반사된) 광 빔은 샘플의 제1 표면과 광학 요소의 제2 표면을 통해 샘플 외부로 그리고 광학 요소 내로 투과되고 광학 요소의 제1 표면을 통해 광학 요소에서(예를 들어 광학 요소로부터 굴절됨) 빠져나온다(따라서 제2 복수의 광 빔을 획득함).
도 6a 내지 7의 설명에서 아래에 설명된 실시예와 같은 일부 실시예에 따르면, 시스템은 제1 광학 요소(FOE)와 유사할 수 있는 제2 광학 요소(SOE)를 포함한다. SOE는 기판의 굴절률과 거의 동일한 굴절률을 갖고 외부의 평평한 제1 표면과 외부의 평평한 제2 표면을 포함한다. SOE의 제2 표면은 SOE의 제1 표면에 대해 예각의 제2 경사각으로 기울어져 있다. 광학 장치는 SOE의 제2 표면이 샘플의 제2 표면에 인접하도록 샘플 및/또는 SOE의 위치설정을 가능하게 하도록 더 구성된다. 내부 패싯에서 반사된 후, 반사된 광 빔은 (i) 샘플의 제1 표면과 반대인 샘플의 제2 표면 및 SOE의 제2 표면을 통해 샘플 밖으로 그리고 제2 광학 요소 내로 투과되고 (ii) SOE의 제1 표면을 통해 SOE를(예를 들어 그로부터 굴절됨) 빠져나간다(이에 따라 제2의 복수의 광 빔을 획득함).
샘플의 제2 표면이 샘플의 제1 표면과 평행한(예를 들어 샘플의 제1 표면과 제2 표면이 반사성 도파관의 주 표면인 경우) 일부 실시예에 따르면, 제2 경사각은 제1 경사각과 대략 동일할 수 있으며, 이로써 제2 복수의 광 빔이 SOE에서 대략 SOE의 제1 표면에 대해 수직으로 나가는 것을 보장한다(이는 분산(dispersion)을 줄이는 데 도움이 될 수 있음).
도 1a는 일부 실시예에 따른 샘플의 내부 패싯의 계측을 위한 광학 기반 시스템(100)을 개략적으로 도시한다. 광학 기반 시스템(100)은 샘플의 내부 패싯 간의 평행성을 검증하도록 구성된다. 보다 구체적으로, 도 1a는 일부 실시예에 따른 시스템(100)과 샘플(10)의 측단면도를 나타낸다. (샘플(10)은 시스템(100)의 일부를 구성하지 않는다는 점을 이해해야 한다.)
샘플(10)은 광 투과성인 기판(12)과 기판(12)에 내장된 2개 이상의 내부 패싯(14)을 포함한다. 샘플(10)은 외부 제1 표면(16a)("샘플 제1 표면"이라고도 함) 및 외부 제2 표면(16b)("샘플 제2 표면"이라고도 함)을 추가로 포함한다. 샘플 제2 표면(16b)은 샘플 제1 표면(16a)의 반대에 있다. 샘플 제1 표면(16a)과 샘플 제2 표면(16b) 각각은 평평할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 그리고 도 1a 내지 1e에 도시된 바와 같이, 샘플 제2 표면(16b)은 샘플 제1 표면(16a)에 평행하다. 일부 실시예에 따르면, 내부 패싯(14)의 각각은 기판(12) 내에 매립된 얇은 반-반사성 또는 반사성 층을 구성한다. 일부 실시예에 따르면, 내부 패싯(14) 중 하나 이상은 박막 또는 부분 미러일 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 내부 패싯(14) 중 하나 이상은 유리 및/또는 유전체 재료로 구성되거나 이를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 기판(12)은 1차원 또는 2차원 반사성 도파관("기하학적 도파관"이라고도 함)일 수 있다. 이러한 일부 실시예에 따르면, 샘플 제1 표면(16a) 및 샘플 제2 표면(16b)은 도파관의 주 표면을 구성한다. 일부 실시예에 따르면, 기판(12)은 유리, 크리스탈, 또는 투명 폴리머로 만들어질 수 있다.
샘플(10)의 샘플 섹션(18)은 내부 패싯(14)이 위치하는 기판(12)의 부분(예를 들어 세그먼트)에 대응한다(샘플 섹션(18)에 상보적인 샘플(10)의 섹션에는 내부 패싯(14)이 전혀 없을 수 있다). 도 1b 및 도 1c를 참조하면, 도 1b는 일부 실시예에 따른 샘플 섹션(18)의 확대도를 제공한다. 설명을 보다 구체적으로 하여 설명을 용이하게 하도록 의도된, 비제한적인 예로서, 도 1a 및 1b에서 내부 패싯(14)은 3개의 내부 패싯: 제1 내부 패싯(14a), 제2 내부 패싯(14b), 및 제3 내부 패싯(14c)을 포함하는 것으로 도시되어 있으며 제2 내부 패싯(14b)은 제1 내부 패싯(14a)과 제3 내부 패싯(14c) 사이에 배치된다. 당업자는 3개의 내부 패싯 사례가 임의 개수의 내부 패싯(예를 들어 4, 5, 10개 이상)의 필수 요소를 포함한다는 것을 쉽게 인식할 것이다. 도 1c는 일부 실시예에 따라 제1 내부 패싯(14a)과 제2 내부 패싯(14b)을 포함하는 샘플 섹션(18)의 단부 부분(15)의 사시도를 제공한다.
내부 패싯(14)은 명목상 평행하다. 즉, 샘플(10)의 의도된 설계에 따르면 내부 패싯(14)은 평행하다. 실제로, 제조 결함으로 인해 내부 패싯(14)은 일반적으로 완벽한 평행성을 나타내지 않을 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 각각의 내부 패싯(14)은 대략 90°인 공칭 각도 μnom(zx 평면에 평행한 평면에 걸쳐 있음)으로 샘플 제1 표면(16a)에 대해 공칭 경사진다. 이러한 일부 실시예에 따르면, 그리고 도 1a 내지 1e에 도시된 바와 같이, 내부 패싯(14)은 샘플 제1 표면(16a)(및 샘플 제2 표면(16b)이 샘플 제1 표면(16a)과 평행한 실시예에서는 샘플 제2 표면(16b))에 명목상 수직이고, 즉, μnom = 90°이다. 실제로, 내부 패싯(14)의 각각은 공칭 각도 μnom와 약간 다른 각각의 실제 각도로 배향될 수 있다. 제1 내부 패싯(14a), 제2 내부 패싯(14b), 및 제3 내부 패싯(14c)은 샘플의 제1 표면(16a)에 대해 각각 제1 각도 μ1, 제2 각도 μ2 및 제3 각도 μ3로 배향된다.
제작 불량으로, 실제 각도 μi(i = 1, 2, 3)는 서로 다를 수 있으며, 및/또는 크기뿐만 아니라 각각의 대응 평면에 의해서도 공칭 각도 μnom와 다를 수 있다. 예를 들어, μnom이 zx 평면에 평행한 제1 평면에 대하면, μ1은 제1 평면에 대해 기울어진 제2 평면에 대할 수 있다. 마찬가지로, μ2는 제1 평면 및/또는 제2 평면에 대해 기울어진 제3 평면에 대할 수 있다. 다르게 말하면, 각각 제1 내부 패싯(14a), 제2 내부 패싯(14b) 및 제3 내부 패싯(14c)에 수직인 단위 벡터를 a, b 및 c(a 및 b는 도 1c에 표시됨)로 표시하며, 가장 일반적으로는 이다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "내부 패싯의 피치"는 내부 패싯이 그의 공칭 배향에 대해 y축을 중심으로 회전되는 각도를 의미한다. "내부 패싯의 롤"은 내부 패싯이 그의 공칭 배향에 대해 x축을 중심으로 회전하는 각도를 나타낸다.
내부 패싯(14)의 공칭 배향은 도 1c에서 단위 벡터 q로 표시된다(즉, 제조 결함이 없는 경우 a = b = c = q). 도 1c의 좌표계 선택에 따라, q는 z축에 의해 정의된 방향을 따른다. 제1 평면(17a)(점선으로 표시됨)은 제1 내부 패싯(14a)의 공칭 위치를 나타낸다. 제1 평면(17a)에는 a x 및 a y 가 표시되어 있으며, 각각 a의 x 및 y 컴포넌트다(). 제1 내부 패싯(14a)은 a의 비소멸(non-vanishing) x 및 y 컴포넌트(즉, a x 및 a y )에 의해 각각 입증되는 바와 같이 피치 및 롤 모두에서 제1 평면(17a)과 다른 것으로 도시되어 있다. 제2 평면(17b)(점선으로 표시됨)은 제2 내부 패싯(14b)의 공칭 위치를 나타낸다. 제2 평면(17b)에는 b x 및 b y 가 표시되어 있으며, 각각 b의 x 및 y 컴포넌트이다(). 제2 내부 패싯(14b)은 b의 비소멸 x 및 y 컴포넌트(즉, b x 및 b y )에 의해 각각 입증되는 바와 같이 피치 및 롤 모두에서 제2 평면(17b)과 다른 것으로 도시되어 있다. 제1 내부 패싯(14a)과 제2 내부 패싯(14b)은 피치와 롤 모두에서 서로 다른 것으로 도시되어 있다(즉, 도 1c에서 b x > a x 및 b y > a y ).
샘플 제1 표면(16a) 및 샘플 제2 표면(16b) 각각은 샘플(10)의 제1 단부(11a)로부터 제2 단부(11b)까지 연장된다. 샘플 섹션(18)은 (모든) 내부 패싯(14)의 위에 위치된 샘플 제1 표면(16a) 상의 영역(13)을 정의한다.
일부 실시예에 따르면, 시스템(100)은 광 투과성인 광학 요소(102)와 광학 장치(104)를 포함한다. 시스템(100)은 광학 장치(104)와 기능적으로 연관되고 그 동작을 제어하도록 구성된 제어기(108)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 그리고 도 1a에 도시된 바와 같이, 광학 장치(104)는 조명 및 수집 어셈블리(ICA)(112)와 그 위에 샘플(10)을 장착하기 위한 고정 인프라(holding infrastructure)(114)를 포함한다. 일부 실시예에 따르면, 아래에 자세히 설명되는 바와 같이, 고정 인프라(114)는 샘플(10)의 배향을 제어 가능하게 설정할 수 있도록 구성된 배향 인프라를 포함할 수 있다. ICA(112)는 광원(122)(또는 복수의 광원) 및 감광 컴포넌트(124)를 포함한다. 일부 실시예에 따르면, 감광 컴포넌트(124)는 이미지 센서를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 이미지 센서는 CCD 센서 또는 CMOS 센서일 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 감광 컴포넌트(124)는 카메라일 수 있다. 대안적으로, 일부 실시예에 따르면, 감광 컴포넌트(124)는 접안렌즈 어셈블리(eyepiece assembly)에 포커싱된 광선들 사이의 편차를 시각적으로 결정하도록(즉, 눈으로) 구성되는 접안렌즈 어셈블리일 수 있다. 일부 실시예에 따르면, ICA(112)는 그 기능이 아래에 설명되는 광학 장비(128)를 더 포함할 수 있다.
광학 요소(102)는 광학 요소(102)의 대부분을 구성하고 샘플 10의 기판(12)과 거의 동일한 굴절률(예를 들어 n s - 0.02보다 크고 n s + 0.02보다 작음)을 갖는 재료로 만들어진 기판(132)을 포함한다. 그러한 일부 실시예에 따르면, 기판(132)은 기판(12)과 동일한 굴절률을 갖는 재료로 제조된다. 광학 요소(102)는 외부 제1 표면(134a)(예를 들어, 외부인 기판(132)의 제1 표면)과 그 반대편의 외부 제2 표면(134b)(예를 들어 외부인 기판(132)의 제2 표면)을 더 포함한다. 일부 실시예에 따르면, 그리고 도 1a에 도시된 바와 같이, 광학 요소의 제1 표면(134a)은 평평하다. 이러한 일부 실시예에 따르면, 그리고 도 1a에 도시된 바와 같이, 광학 요소 제2 표면(134b)은 또한 평평하고 광학 요소 제1 표면(134a)에 대해 경사져 있다. 일부 실시예에 따르면, 광학 요소(102)는 프리즘이다. 그러한 일부 실시예에 따르면, 프리즘은 삼각형 프리즘일 수 있다.
일부 실시예에 따르면, (i) 샘플 제1 표면(16a)과 샘플 제2 표면(16b)은 평행하고, (ii) 내부 패싯(14)은 샘플 제1 표면(16a)과 샘플 제2 표면(16b) 각각에 명목상 수직이고, (iii) 인접한 내부 패싯이 일정한 간격으로 이격되어 있는 특히 실시예에서 광학 요소 제2 표면(134b)은 경사각 으로 광학 요소 제1 표면(134a)에 대해 기울어질 수 있으며, 이는 zx 평면에 평행하게 대하고 (90° - arctan(2d 1 /d 2 ))와 같으며, 즉, 경사각 는 90도에서 arctan(2d 1 /d 2 )을 뺀 것과 같다. 여기서 d 1 은 샘플 제1 표면(16a)과 샘플 제2 표면(16b) 사이의 거리이고, s 2 는 인접한 내부 패싯(예를 들어 내부 패싯(14a 및 14b), 내부 패싯(14b 및 14c)) 사이의 거리이다. 거리 d 1 과 d 2 는 도 1b에서 양방향 점선 화살표로 표시된다. 경사각을 위에서 선택하는 이유는 아래의 도 1d 및 도 1e의 설명에서 설명된다. ICA(112)는 시준된 광 빔을 출력하도록 구성되며(도 1c 및 1d에 도시됨), 이는 광원(122)에 의해 생성되고 선택적으로 광학 장비(128)에 의해 조작(예를 들어, 시준)된다. 일부 실시예에 따르면, 광학 장비(128)는 시준 렌즈 또는 시준 렌즈 어셈블리(미도시)를 포함할 수 있다. 광학 요소(102)와 ICA(112)(보다 정확하게는 ICA(112)의 조명 컴포넌트)의 상대적 배향이 ICA(112)에 의해 출력된 광 빔이 광학 요소 제1 표면(134a)에 수직으로, 또는 적어도 거의 수직으로(예를 들어 수직 입사로부터 1°, 1,5°, 또는 심지어 2° 이내로) 광학 요소 제1 표면(134a)에 충돌하도록 설정될 수 있다.
광학 요소(102) 및 광학 장치(104)는 입사 광 빔이 광학 요소의 제1 표면(134a)에서 기껏해야 무시할 수 있을 정도로 반사되거나 광학 요소의 제1 표면(134a)에서 직접 반사된 임의의 부분이 광학 요소(102) 및 샘플(10)로의 투과, 내부 패싯(14)에서의 반사 및 광학 요소(102)를 통한 재통과로 인해 발생하는 복귀 광 빔과 구별 가능한 것을 보장하도록 구성될 수 있다. 아래의 도 1c 및 1d의 설명에서 설명되는 바와 같이, 내부 패싯(14) 사이의 평행성으로부터의 편차(들)는 복귀 광 빔의 감지된 데이터에 기초하여(즉, 복귀 광 빔의 각각을 특징짓는 하나 이상의 파라미터를 측정함으로써) 계산된다. 일부 실시예에 따르면, 광학 요소 제1 표면(134a)으로부터의 입사 광 빔의 무시할 수 있는 반사는 반사 방지 코팅에 의해 광학 요소 제1 표면(134a)을 코팅함으로써(아직 코팅되지 않은 경우) 달성될 수 있다. 코팅은 영구적일 수도 있고 일시적일 수도 있다.
도 1d 및 1e를 방해하지 않기 위해, 광학 요소 제1 표면(134a)에서 반사된 광 빔은 도시되지 않는다.
대안적으로, 일부 실시예에 따르면, 입사 광 빔은 광학 요소 제1 표면(134a)에 대한 법선에 대해 각도 만큼 약간 기울어질 수 있어서, 광학 요소 제1 표면(134a)에서 직접 반사된 광의 전파 방향이 복귀 광 빔의 각각의 전파 방향과 충분히 다른 것을 보장한다(내부 패싯(14)에서 반사된 후 광학 요소(102)를 나갈 때). 이러한 실시예에서, 입사 광 빔은 광학 요소(102)로의 투과 시 분산을 최소화하기 위해 단색(monochromatic)이 되도록 선택될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, , 또는 심지어 이다. 각 가능성은 서로 다른 실시예에 대응한다.
일부 실시예에 따르면, 광원(122)은 단색 광 빔을 생성하도록 구성될 수 있다(ICA(112)에 의해 출력되는 광 빔이 단색이 되도록). 일부 실시예에 따르면, 광원(122)은 레이저 소스일 수 있다(ICA(112)에 의해 출력되는 광 빔이 레이저 빔이 되도록). 광원(122)이 레이저 소스인 일부 실시예에 따르면, ICA(112)는 시준되는 확장된 레이저 빔을 출력하도록 구성될 수 있다. 이러한 일부 실시예에 따르면, 광학 장비(128)는 레이저 빔의 직경을 증가시키도록 구성된 빔 확장기(미도시)를 포함할 수 있다. 샘플(10)이 1차원 도파관인 실시예와 같은 일부 실시예에 따르면, 확장된 레이저 빔의 직경(예를 들어 확장된 레이저 빔의 단면이 타원을 정의할 때 최대 직경)은 영역(13)의 길이방향 치수와 거의 동일할 수 있다. 샘플(10)이 2차원 도파관인 실시예와 같은 일부 실시예에 따르면, 확장된 레이저 빔의 단면적은 영역(13)의 단면적과 대략 동일한 크기일 수 있다.
광학 요소 제1 표면(134a)이 입사 광 빔이 광학 요소 제1 표면(134a)에 수직으로 투사되는 한(따라서 분산을 방지하거나 적어도 상당히 감소시키는) 반사 방지 코팅으로 코팅되는 실시예에서 다색성 입사 광 빔이 사용될 수 있다는 점에 유의한다.
일부 실시예에 따르면, 광원(122), 감광 컴포넌트(124) 및 광학 장비(128) 중 적어도 일부는 자동 시준기를 구성하거나 자동시준기의 컴포넌트를 구성할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 자동시준기는 디지털 자동시준기 또는 전자 자동시준기이다. 일부 실시예에 따르면, 자동시준기는 레이저 자동시준기이다. 일부 실시예에 따르면, 자동시준기는 시각적 자동시준기이다.
일부 실시예에 따르면, 광학 장비(128)는 광학 요소 제1 표면(134a)에서 광 빔(예를 들어 레이저 빔)의 입사 위치를 제어하도록 구성되어 내부 패싯(14) 각각을 개별적으로 검사할 수 있는 병진이동 가능한(translatable) 슬릿 또는 천공 광학 마스크(도시되지 않음; 도 2의 병진이동 가능한 슬릿 광학 마스크와 같은)를 더 포함할 수 있다. 대안적으로, 일부 실시예에 따르면, 광학 장비(128)는 내부 패싯(14) 각각의 개별 검사를 허용(가능하게)하도록 구성된 복수의 셔터(shutter)를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 고정 인프라(114)는 샘플(10)과 광학 요소(102) 사이의 배향을 제어 가능하게 설정하도록 구성될 수 있다. 특히, 고정 인프라(114)는 샘플(10) 및/또는 광학 요소(102)의 배향설정을 허용하여 샘플 제1 표면(16a)이 광학 요소 제2 표면(134b)에 인접하고 평행하게 하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 고정 인프라(114)는 또한 ICA(112)에 의해 출력된 입사 광 빔이 광학 요소 제1 표면(134a)에 정상적으로(즉, 수직으로) 충돌하도록 광학 요소(102)를 배향시키도록 구성될 수 있다. 비제한적인 예로서, 일부 실시예에 따르면, 고정 인프라(114)는 배향가능 스테이지 어셈블리(138) 또는 배향가능 스테이지(예를 들어, 이중 축 스테이지)를 포함할 수 있다.
스테이지 어셈블리(138)는 샘플(10)과 같은 샘플을 그 위에 장착하고 샘플의 피치 각도 및/또는 롤 각도를 조정할 수 있도록 구성된다. 일부 실시예에 따르면, 스테이지 어셈블리(138)는 그 위에 장착된 샘플을 각각 6개의 자유도에서 조종할 수 있도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 스테이지 어셈블리(138)는 2개의 고니오미터(goniometer)(도 5에 도시된 각도계와 같은; 도 1a에는 도시되지 않음): 서로 포개어 배치되어 있는 피치 고니오미터와 롤 고니오미터를 포함할 수 있다. 그러한 일부 실시예에 따르면, 스테이지 어셈블리(138)는 (i) 두 고니오미터 중 하나의 상단에 배치되고 (ii) 그 위에 샘플(10)을 배치하도록 구성된 플랫폼(도 5에 도시된 경사 플랫폼과 같은; 도 1a에는 도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 그러한 일부 실시예에서, 광학 요소(102)는 샘플(10) 상에 위치되고 이에 의해 지지될 수 있다. 대안적으로, 일부 실시예에 따르면, 고정 인프라(114)는 광학 요소(102)를 고정하고 제어 가능하게 배향하도록 구성된 배향가능 고정 기어(미도시)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 고정 인프라(114)는 기능적으로 제어기(108)와 연관될 수 있고 이에 의해 제어되도록 구성된다.
도 1d 및 1e를 또한 참조하면, 도 1d는 일부 실시예에 따라 시스템(100)에 의해 검사 중인 샘플(10)과 시스템(100) 및 샘플(10)의 측단면도를 나타낸다. 도 1e는 점선 L로 표시된 도 1d의 일부 확대도를 제공한다. 동작 시, 일부 실시예에 따르면, 화살표(105)(모두 넘버링되어 있는 것은 아님)로 표시된 확장되고 시준된 입사 광 빔이 광학 요소 제1 표면(134a)에 투사된다. 일부 실시예, 특히 광학 요소 제1 표면(134a)이 반사 방지 코팅으로 코팅된 실시예에 따르면, 입사 광 빔은 광학 요소의 제1 표면(134a)에 수직으로 투사될 수 있다.
입사 광 빔(또는 그의 적어도 일부)은 광학 요소 제1 표면(134a)을 통해 광학 요소(102) 내로 투과되어 투과된 광 빔을 얻는다. 투과된 광 빔은 화살표(115)로 표시된다(모두 넘버링되어 있는 것은 아님). 투과된 광 빔은 광학 요소(102)를 가로질러 이동하고, 광학 요소 제2 표면(134b) 및 샘플 제1 표면(16a)을 통해 샘플(10)을 교차(즉, 통과)하고, 내부 패싯(14)을 향해 전파된다. 투과된 광 빔은 샘플 제2 표면(16b)을 향해 내부 패싯(14)에서 반사된다.
보다 구체적으로, 내부 패싯(14)은 그 각각의 배향이 서로 약간 다를 수 있으므로, 투과된 광 빔은 내부 패싯(14) 각각에서 약간 다른 각도로 각각 반사될 수 있다. 이에 따라, 각각의 전파 방향이 조금씩 다른 복수의 반사 광 빔이 얻어질 수 있다. 제1 내부 패싯(14a)에서 반사된 투과된 광 빔의 부분에 대응하는 제1 반사된 광 빔은 화살표(125a)로 표시된다. 제2 내부 패싯(14b)에서 반사된 투과된 광 빔의 부분에 대응하는 제2 반사된 광 빔은 화살표(125b)로 표시된다. 제3 내부 패싯(14c)에서 반사된 투과된 광 빔의 부분에 대응하는 제3 반사된 광 빔은 화살표(125c)로 표시된다.
반사된 광 빔은 화살표(135a, 135b, 135c)로 표시된 바와 같이 샘플 제2 표면(16b)에서 (한 번 더) 반사되고, 샘플 제1 표면(16a)을 통해 샘플(10)에서 나가며, 광학 요소 제2 표면(134b)을 통해 광학 요소(102)에 재진입(즉, 투과)된다. 광학 요소(102)로 재진입한 후, 이중 반사된(즉, 샘플(10) 내에서 두 번 반사된) 광 빔은 광학 요소 제1 표면(134a)으로 이동하고 광학 요소(102)에서 빠져나와(예를 들어 외부로 굴절되어) 복수의 복귀 광 빔을 얻는다. 광학 요소(102)로부터의 제1 이중 반사 광 빔(화살표(135a)로 표시됨)의 굴절로부터 발생하는 제1 복귀 광 빔은 화살표(145a)로 표시된다. 광학 요소(102)로부터의 제2 이중 반사 광 빔(화살표(135b)로 표시됨)의 굴절로부터 발생하는 제2 복귀 광 빔은 화살표(145b)로 표시된다. 광학 요소(102)로부터의 제3 이중 반사 광 빔(화살표(135c)로 표시됨)의 굴절로부터 발생하는 제3 복귀 광 빔은 화살표(145c)로 표시된다. 복귀 광 빔은 ICA(112)를 향해 전파되고 광학 장비(128)에 의해 감광 컴포넌트(124)에 포커싱된다.
감광 컴포넌트(124)는 감지된 데이터(즉, 감광 컴포넌트(124)에 의해 또는 감광 컴포넌트(124)를 사용하여 얻은 반환 광 빔의 측정 데이터)로부터 포커싱된 복귀 광 빔 쌍 사이의 각도 편차를 얻을 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 아래의 도 2a 및 도 2b의 설명에 설명된 바와 같이 각도 편차로부터 내부 패싯(14) 사이의 평행성으로부터의 편차 크기가 추론될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 경사각 은 (90° - arctan(2d 1 /d 2 ))과 동일하다. 도 1d 및 1e를 숙독함으로써 명백한 바와 같이, 위의 선택은 반사 광 빔의 모든 광선이 내부 패싯(14) 중 어느 것에 의해 다시 반사되지 않고 샘플 제2 표면(16b)에서 반사된 후 광학 요소(102)로 다시 투과되는 것을(또는 그 적어도 일부를 가짐) 보장한다. 따라서, 의 위의 선택은 손실을 감소시켜 복귀 광 빔의 검출을 향상시킬 수 있다(예를 들어, 복귀 광 빔이 이미지 센서의 감광 표면 상에 밝은 점을 형성하도록 보장함으로써). 일부 실시예에 따르면, 경사각 은 약 (90° - arctan(2d 1 /d 2 ))과 동일하다.
광학 요소 제1 표면(134a)이 반사 방지 코팅으로 코팅되지 않은 일부 실시예에 따르면, 광학 요소 제1 표면(134a)에 투사된 광은, 그 제1 부분이 광학 요소(102)로 투과되는 것에 추가하여, 그 제2 부분이 광학 요소 제1 표면(134a)에서 반사되게 될 것이다. 이러한 실시예에서, 복귀 광 빔(즉, 내부 패싯(14)으로부터 반사된 후 광학 요소(102)를 통해 복귀된 광 빔)이 광학 요소 제1 표면(134a)에서 반사된 입사 광 빔의 부분과 구별될 수 있음을 보장하기 위해, 입사 광 빔은 (광학 요소 제1 표면(134a)에 대해) 작은(소실되지 않는) 입사각으로 투사될 수 있다. 따라서 도 2b에 설명되어 있고 아래에 자세히 설명되어 있듯이, 감광 컴포넌트(124)가 이미지 센서인 실시예에서, 복귀 광 빔에 의해 형성된 스팟은 일반적으로 클러스터링(즉, 집중됨)되는 반면, 입사 광 빔의 직접 반사된 부분에 의해 형성된 스팟은 클러스터 외부에 뚜렷이 떨어지게 된다.
일부 실시예에 따르면, 그리고 도 1a, 1d 및 1e에 도시된 바와 같이, 광학 요소(102)는 샘플(10) 상에 위치할 수 있어서(선택적으로는 샘플에 의해 지지될 수 있어서) 광학 요소 제2 표면(134b)이 샘플 제1 표면(16a) 전체 또는 적어도 영역(13) 전체와 접촉할 수 있도록 한다. 이러한 실시예에서, 투과된 광 빔은 광학 요소(102)에서 샘플(10)로 직접 전달되고, 반사 광 빔은 샘플(10)에서 광학 요소(102)로 직접 전달된다.
일부 실시예에 따르면, 광학 요소 제2 표면(134b)은 샘플 제1 표면(16a)과 접촉하지 않는다. 입사 광 빔이 단색이 아닐 경우, 광학 요소(102)와 샘플(10) 사이의 공간(아래 설명된 바와 같이 채워지지 않는 한)은 투과된 광 빔이 광학 요소 제2 표면(134b)을 통해 광학 요소(102)를 빠져나가면서 분산을 초래할 수 있다. 광학 요소 제2 표면(134b)과 샘플 제1 표면(16a)이 평행하고 충분히 연마된(그리고 광학 요소(102)의 굴절률은 기판(12)의 굴절률과 동일함) 실시예에서, 서로 다른 주파수의 광 빔은 샘플(10)에 들어갈 때 다시 정렬된다. 그렇지 않으면, 일부 실시예에 따르면 분산을 피하거나 적어도 완화하기 위해, 광원(122)은 단색 광 빔(예를 들어 레이저 빔)을 생성하도록 구성될 수 있고 및/또는 인덱스 매칭 형상 순응 인터페이스(index matching shape-compliant interface)(미도시)가 샘플(10)과 광학 요소(102) 사이에 삽입될 수 있다(샘플 제1 표면(16a)과 광학 요소 제2 표면(134b) 사이에 한정되도록). 형상 순응 인터페이스는 샘플(10)과 거의 동일한 굴절률(예를 들어, n s - 0.02보다 크고 n s + 0.02보다 작음)을 가질 수 있다. 형상 순응 인터페이스는 좁은 공간에 갇힐 때 무결성과 배치를 유지하기 위해 표면 장력 및/또는 접착 속성을 특징으로 하는 액체, 젤 또는 페이스트일 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 형상 순응 인터페이스는 가단성 재료(malleable material)일 수 있다. 따라서, 광학 요소(102), 형상 순응 인터페이스 및 샘플(10)을 통해 전파하는 광 빔은 광학 요소(102)로부터 형상 순응 인터페이스로 통과할 때 그리고 형상 순응 인터페이스로부터 샘플(10)로 통과할 때 그 전파 방향을 실질적으로 유지할 것이다.
일부 실시예에 따르면, 이중 반사 광 빔의 내부 전반사를 방지하기 위해 형상 순응 인터페이스(위에 설명된 대로)가 또한 사용될 수도 있다(즉, 경사각 이 이중 반사 광 빔이 기판(12)과 공기에 의해 정의된 임계 각도보다 큰 입사각으로 광학 요소 제1 표면(134a)에 충돌할 수 있도록 하는 실시예에서).
도 2a를 또한 참조하면, 도 2a는 (i) 광학 요소의 제1 표면(134a)이 반사 방지 코팅으로 코팅되고, (ii) ICA(112)는 자동시준기를 포함하는 시스템(100)의 일부 실시예에 따른 이미지 센서(224)의 감광성 표면(244) 상의 스팟(201)을 개략적으로 도시한다. 자동시준기는 감광 컴포넌트(124)의 특정 실시예에 대응하거나 그 안에 포함되는 이미지 센서(224)를 포함한다. 일부 실시예에 따르면, 스팟(201)은 제1 스팟(201'), 제2 스팟(201'') 및 제3 스팟(201''')을 포함한다. 스팟(201)은 복귀 광 빔에 의해 형성된다(도 1d 및 1e에서 화살표(145)로 표시됨). 일부 실시예에 따르면, 특정 복귀 광 빔에 스팟을 지정하는 것이 불가능할 수도 있다. (예를 들어 아래 도 3 및 4의 설명에서 설명된 것처럼 내부 패싯 각각이 별도로 검사하지 않는 한, 선택적으로, 내부 패싯의 각각을 고유하게 특징짓는 추가 정보가 이용 가능한 경우, 예를 들어, 내부 패싯의 반사율 설계가 서로 다른 경우). 특히, 제1 스팟(201')은 제1 복귀 광 빔(제1 내부 패싯(14a)으로부터의 반사에 의해 유도된), 제2 복귀 광 빔(제2 내부 패싯(14b)으로부터의 반사에 의해 유도됨), 또는 제3 복귀 광 빔(제3 내부 면(14c)으로부터의 반사에 의해 유도됨)에 의해 형성될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 유사하게, 제2 스팟(201'')은 복귀 광 빔 중 어느 하나에 의해 형성될 수 있고(그러나 제1 스팟(201')을 형성하는 것과는 다른 복귀 광 빔) 제3 스팟(201''')은 복귀 광 빔 중 어느 하나에 의해 형성될 수 있다(그러나, 제1 스팟(201')을 형성하는 것 및 제2 스팟(201'')을 형성하는 것과는 다른 복귀 광 빔). 그러나 아래 예시를 통해 설명되는 바와 같이, 평행성으로부터의 평균 편차 크기(평균 "방사상 편차"라고도 함) 및 평행성으로부터의 최대 편차 크기(최대 "방사상 편차"라고도 함)와 같은 정보는 스팟(201)의 좌표로부터 추출될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 내부 패싯 사이의 "평행성으로부터의 방사상 편차"는 일반적으로 피치 및 롤의 편차 모두를 고려하는 평행성으로부터의 편차의 수량 편차를 의미한다.
2차원 벡터, 및 는 제1 스팟(201'), 제2 스팟(201'') 및 제3 스팟(201''')의 위치를 지정한다. 일부 실시예에 따르면, 스팟(201)이 공간적으로 확장된다는 점(즉, 1차원이 아님)에 주목하여, 벡터 , 및 는 각각 스팟(201'), 제2 스팟(201'') 및 제3 스팟(201''')의 중심 포인트(좌표)를 지정할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 중심 포인트는 픽셀의 강도에 의해 가중된 포인트를 구성하는 각 픽셀의 좌표에 대한 평균을 구함으로써 계산될 수 있다.
단위 벡터 는 제1 스팟(201')을 발생시키는 복귀 광 빔의 전파 방향에 대응한다. 단위 벡터 는 제2 스팟(201'')을 발생시키는 복귀 광 빔의 전파 방향에 대응한다. 단위 벡터 는 제3 스팟(201''')을 발생시키는 복귀 광 빔의 전파 방향에 대응한다. 각도 편차 는 와 사이에 대하는 각도의 크기에 대응한다. 각도 편차 는 와 사이에 대하는 각도의 크기에 대응한다. 각도 편차 는 와 사이에 대하는 각도의 크기에 대응한다. 각도 편차 , , 는 벡터 , , 로부터 추론될 수 있다. 차례로, 각도 편차로부터 내부 패싯 사이의 평행성으로부터의 편차(들)(의 크기(들))가 추론될 수 있다.
도 2a에 묘사된 좌표계는 원점의 가능한 병진이동까지 도 1d에 묘사된 좌표계와 일치하는 것으로 가정된다. 초점 거리 의 초점 렌즈(도시되지 않음; 예를 들어 자동시준기의)가 이미지 센서(예를 들어 자동시준기의)에 복귀 광 빔을 포커싱하는 데 사용되는 일부 실시예에 따르면, 복귀 광 빔 사이의 각도 편차의 크기는 다음 관계식 , 및 을 사용하여 계산될 수 있다.
단위 벡터 는 제1 스팟(201')을 발생시키는 광 빔이 반사되는 내부 패싯의 법선에 대응한다. (따라서 가장 일반적으로, 단위 벡터 는 제1 내부 패싯(14a), 제2 내부 패싯(14b), 또는 제3 내부 패싯(14c)에 대한 법선에 대응할 수 있다). 단위 벡터 는 제2 스팟(201'')을 발생시키는 광 빔이 반사되는 내부 패싯에 대한 법선에 대응한다. 단위 벡터 는 제3 스팟(201''')을 발생시키는 광 빔이 반사되는 내부 패싯에 대한 법선에 대응한다. 편차 는 와 사이에 대한 각도의 크기에 대응한다. 편차 는 와 사이에 대한 각도의 크기에 대응한다. 편차 는 와 사이에 대한 각도의 크기에 대응한다. (스넬의 법칙으로부터) 당업자에게 명백한 바와 같이, , 및 이다.
라는 표현은 평행성에서 최대 방사상 편차를 정량화하는 데 사용될 수 있다. 표현 은 내부 패싯 간의 평행성으로 인한 평균 방사형 편차를 정량화하는 데 사용될 수 있다. 스팟(201) 중 어느 것도 일반적으로 특정 내부 패싯으로부터의 반사에 개별적으로 기인할 수 없기 때문에 위의 표현은 각도 편차의 부호와 무관하다.
마찬가지로 (좌표계 선택과 함께), 내부 패싯 사이의 피치의 편차의 크기(즉, , 및 )는 각각 관계식 및 및 및 및 으로부터 계산될 수 있다. 내부 패싯 사이의 롤 편차의 크기(즉, , , )는 각각 관계식 및 및 및 및 으로부터 계산될 수 있다. 및 은 각각 와 사이의 피치와 롤의 크기에 대응한다. 및 은 각각 와 사이의 피치와 롤의 크기에 대응한다. 및 은 각각 와 사이의 피치와 롤의 크기에 대응한다. 및 표현은 각각 내부 패싯(14) 사이의 피치 및 롤의 최대 편차(편차의 최대 크기)를 정량화하는데 사용될 수 있다. 표현 및 은 각각 내부 패싯(14) 사이의 피치와 롤의 평균 편차(편차의 평균 크기)를 정량화하는 데 사용될 수 있다.
대안적으로, 일부 실시예에 따르면, 내부 패싯(14) 사이의 평행성으로부터의 최대 편차 는 관계식 및 을 사용하여 정량화될 수 있다.
평행성으로부터의 편차가 충분히 작은 일부 실시예에 따르면, 작은 각도 근사치가 채용될 수 있다. 작은 각도 근사치(라디안으로 작업할 때)에서 , 및 이다. 유사하게, 및 및 및 이다.
또한 도 2b를 참조하면, 도 2b는 시스템(100)의 일부 실시예에 따른 감광성 표면(244) 상의 스팟(221) 및 스팟(231)을 개략적으로 도시하며, 여기서 입사 광 빔은 광학 요소 제1 표면(234a)에 대한 법선에 대해 약간 기울어져 투사되고 광학 요소 제1 표면(134a)은 반사 방지 코팅으로 코팅되지 않는다(그리고 ICA(112)는 이미지 센서를 포함하는 자동시준기를 포함한다). 스팟(231)은 광학 요소 제1 표면(134a)에서 직접 반사되는 입사 광 빔의 부분(즉, 광학 요소 제1 표면(134a)에서 정반사되는 입사 광 빔의 부분)에 의해 형성된다.
2차원 벡터 v = (v x , v y )는 스팟(231)의 좌표(예를 들어, 스팟의 중심 포인트 좌표)를 지정한다. 2차원 벡터 및 는 스팟(221)의 좌표를 지정하고, 이는 내부 패싯(214)으로부터 복귀되는 광 빔에 의해 형성된 제1 스팟(221'), 제2 스팟(221'') 및 제3 스팟(221''')을 포함합니다. 제1 스팟(221')은 스팟(221) 중 스팟(231)에 가장 가까운 스팟이다. d는 제1 스팟(221')과 스팟(231) 사이의 거리를 나타낸다(즉,). 일부 실시예에 따르면, 광학 요소 제1 표면(134a)에 대한 입사 광 빔의 입사각(입사 광 빔이 광학 요소 제1 표면(134a)의 법선에 대해 기울어지는 각도)은 d가 및 각각보다 훨씬 클 것을 보장하여 스팟(231)(즉, 광학 요소 제1 표면(134a)에서 직접 반사된 입사 광 빔의 부분에 대한 스팟(231)의 속성)을 식별할 수 있도록 선택될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 제어기(108)는 계산 모듈(146)과 통신 가능하게 연관될 수 있다. 계산 모듈(146)은 하나 이상의 프로세서와 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리 컴포넌트를 포함할 수 있다. 하나 이상의 프로세서는 제어기(108)로부터 감광 컴포넌트(124)의 원시 또는 처리된 감지 데이터(즉, 감광 컴포넌트(124)에 의해 획득된 측정 데이터)를 수신하고, 이를 기반으로 평행성으로부터의 집합적(예를 들어 평균 또는 최대) 편차 및/또는 내부 패싯(14)의 쌍 사이의 팽행성으로부터의 편차를 계산하도록 구성된다. 원시 감지 데이터는 감광 컴포넌트(124)에 포커싱된 복귀 광 빔에 의해 형성된 스팟을 구성하는 픽셀의 강도를 포함할 수 있다. 처리된 감지 데이터는 복귀 광 빔(의 쌍) 사이의 각도 편차 또는 복귀 광 빔에 의해 형성된 스팟의 중심 포인트를 포함할 수 있다(예를 들어 벡터, 및 또는 벡터 u', u'' 및 u'''의 좌표). 이러한 일부 실시예에 따르면, 계산 모듈(146)은 감광 컴포넌트(124)의 원시 감지 데이터를 처리하여 복귀 광 빔(의 쌍) 사이의 각도 편차를 얻도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 하나 이상의 프로세서는 스팟(201)(또는 스팟(221 및 231))을 식별하기 위해 이미지 인식 소프트웨어(image recognition software)를 실행하도록 구성된 그래픽 처리 장치(GPU)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 예를 들어 광학 요소 제1 표면(134a)이 반사 코팅으로 코팅되지 않은 실시예에 따르면, 이미지 인식 소프트웨어는 광학 요소 제1 표면(134a)에서 직접 반사된 광 빔에 의해 형성된 스팟(예를 들어, 스팟(231))을 내부 패싯(14)에서 반사를 겪었던 복귀 광 빔에 의해 형성된 스팟(예를 들어, 스팟(221))과 구별하도록 추가로 구성될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 계산 모듈(146)은 시스템(100)에 포함될 수 있다.
도면에 도시되지 않은 일부 대안적인 실시예에 따르면, 광학 장치(104) 대신에, 시스템(100)은 간섭계 장치(interferometric setup)를 포함할 수 있고, 내부 패싯(14) 쌍 사이의 평행성으로부터의 방사상 편차를 포함하는 정보가 복귀 광 빔에 의해 형성된 간섭 패턴으로부터 추출될 수 있다. 이러한 일부 실시예에 따르면, 간섭계 장치는 내부 패싯의 쌍을 한 번에 하나씩 검사할 수 있도록 구성된 빔 스플리터의 어레이 및 제어 가능하게 개방 및 폐쇄 가능한 차단 필터(blocking filter)의 관련 어레이를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 빔 스플리터 및 차단 필터 어레이는 (i) 입사 빔을 광학 요소(102)에 수직으로 입사하는 선택 가능한 입사 서브 빔의 쌍으로 분할하고, (ii) 두 개의 복귀 서브 빔-각각 한 쌍의 입사 광 빔에 의해 유도됨-을 이미지 센서에 의해 감지되는 하나의 조합된 반환 광 빔으로 재결합하도록 구성될 수 있다. 빔 스플리터와 차단 필터 어레이는 각각의 선택 가능한 입사 서브 빔의 쌍이 내부 패싯 중 하나를 프로빙하는 제1 입사 서브 빔과 다른 내부 패싯을 프로빙하는 제2 입사 서브빔을 사용하여 내부 패싯의 개별의 쌍에서 반사를 유도하도록 구성된다. 예를 들어, 제1 입사 서브 빔은 i번째 내부 패싯에서 반사를 유도하고(광학 요소(102)로의 투과, 통과 및 샘플(10)로의 투과 이후) 제2 입사 서브 빔은 j번째 내부 패싯에서 반사를 유도하고(광학 요소(102)로의 투과, 통과 및 샘플(10)로의 투과 이후), 여기서 i와 j는 제어 가능하게 선택 가능하다. 당업자가 쉽게 인식할 수 있는 바와 같이, i번째와 j번째 내부 패싯 사이의 평행성으로부터 방사상 편차는 그에 의해 광 센서에 형성된 간섭 패턴으로부터 추출될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 내부 패싯(14)의 각각은 병진이동 가능한 슬릿 또는 구멍이 있는 광학 마스크 또는 셔터 어셈블리를 사용하여 한 번에 하나씩 검사(탐침)될 수 있다. 도 3은 시스템(100)의 특정 실시예에 대응하고 내부 패싯을 한 번에 하나씩 검사하여 샘플의 내부 패싯 간의 평행성을 검증하도록 구성되는 광학 기반 시스템(300)을 개략적으로 보여준다. 보다 구체적으로, 도 3은 일부 실시예에 따른 시스템(300)과 샘플(10)의 측단면도를 나타낸다. (샘플(10)은 시스템(300)의 일부를 구성하지 않는다는 점을 이해해야 한다.)
시스템(300)은 선택적으로 광학 요소(102), 광학 장치(104) 및 제어기(108)의 특정 실시예에 각각 대응하는 광 투과성 광학 요소(302), 광학 장치(304), 및 제어기(308)를 포함한다. 광학 요소(302)는 기판(132), 광학 요소 제1 표면(134a) 및 광학 요소 제2 표면(134b)의 특정 실시예에 각각 대응하는 기판(332), 광학 요소 제1 표면(334a) 및 광학 요소 제2 표면(334b)을 포함한다.
광학 장치(304)는 각각 ICA(112) 및 고정 인프라(114)의 특정 실시예에 대응하는 ICA(312) 및 배향가능한 고정 인프라(314)를 포함한다. ICA(312)는 이미지 센서(미도시)를 포함하는 자동시준기(352)를 포함한다. 일부 실시예에 따르면, 자동시준기(352)는 디지털 자동시준기 또는 전자 자동시준기이다. 일부 실시예에 따르면, 자동시준기(352)는 레이저 자동시준기이다. 일부 실시예에 따르면, ICA(312)는 슬릿(358)을 포함하는 광학 마스크(356)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 광학 마스크(356)는 내부 패싯(14) 중 임의의 하나 위에 슬릿(358)을 제어 가능하게 위치시키는 것을 허용하고 이에 의해 내부 패싯(14) 각각을 한 번에 하나씩 검사할 수 있도록 병진이동 가능할 수 있다. 이러한 일부 실시예에 따르면, 광학 장치(304)는 광학 마스크(356)를 병진이동시킬 수 있도록 광학 마스크(356)와 기계적으로 연관될 수 있는 모터(360)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 모터(360)는 나사(362)를 통해 광학 마스크(356)에 기계적으로 연결될 수 있는 선형 스테퍼 모터일 수 있다.
또한 계산 모듈(146)의 특정 실시예에 대응하는 계산 모듈(346)이 표시되어 있다. 일부 실시예에 따르면, 계산 모듈(346)은 시스템(300)에 포함될 수 있다.
도 3에 도시되지 않은 일부 대안적인 실시예에 따르면, 광학 마스크(356)(및 모터(360)) 대신에, ICA(312)는 개별적으로 개방 및 폐쇄 가능한 복수의 셔터를 포함하는 셔터 어셈블리를 포함할 수 있다. 각각의 셔터는 개별의 내부 패싯 위에 위치될 수 있으며, 그에 따라 내부 패싯(14) 각각을 한 번에 하나씩 검사할 수 있습니다.
동작 시, 일부 실시예에 따르면, 광학 마스크(356)는 내부 패싯(14) 각각 위에 슬릿(358)을 차례로 위치시키도록 병진 이동된다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 슬릿(358)이 제1 내부 패싯(14a) 위에 위치할 때, 화살표(305)(모두 넘버링된 것은 아님)로 표시된 시준된 광 빔은 광학 요소 제1 표면(334a)에 수직인 방향으로 광학 마스크(356) 상에 투사된다. 시준된 광 빔의 (제1) 입사 부분은 슬릿(358)을 통과하고, 일반적으로 광학 요소의 제1 표면(334a)에 충돌하고 이를 통해 광학 요소(302)로 투과되어 투과된 광 빔을 얻는다. 제1 입사 부분은 화살표(355a)로 표시되고, 투과된 광 빔은 화살표(315a)로 표시된다.
투과된 광 빔은 광학 요소(302)를 가로질러 이동하고, 광학 요소 제2 표면(334b)과 샘플 제1 표면(16a)을 통해 샘플(10)을 통과하여 제1 내부 패싯(14a)을 향해 전파된다. 투과된 광 빔은 샘플 제2 표면(16b)을 향해 제1 내부 패싯(14a)에서 반사된다. 제1 내부 패싯(14a)에서 반사된 투과된 광 빔의 부분에 대응하는 제1 반사된 광 빔은 화살표(325a)로 표시된다. 제1 이중 반사 광 빔은 샘플 제2 표면(16b)으로부터 샘플 제1 표면(16a)을 향한 제1 반사 광 빔의 반사에 의해 획득된다. 제1 이중 반사된 광 빔은 화살표(335a)로 표시된다. 제1 이중 반사된(즉, 두 번 반사됨: 제1 내부 패싯(14a)에서 한 번 반사된 후 샘플의 제2 표면(16b)에서 반사됨) 광 빔은 샘플(10)에서 샘플 제1 표면(16a)과 광학 요소 제2 표면(334b)을 통해 광학 요소(302)로 빠져나간다. 제1 이중 반사된 광 빔은 광학 요소 제1 표면(334a)으로 이동하고 광학 요소(302)에서 빠져나와(예를 들어 굴절되어) 제1 복귀 광 빔을 얻는다. 제1 복귀 광 빔은 화살표(345a)로 표시된다. 제1 복귀 광 빔은 슬릿(358)을 통과한 후 자동시준기(352)로 이동하고 자동시준기(352)의 이미지 센서에 의해 감지된다.
제2 입사 부분, 제2 투과 광 빔, 제2 반사 광 빔, 제2 이중 반사 광 빔, 제2 복귀 광 빔의 궤적은 점선 화살표(355b, 315b, 325b, 335b, 345b)로 각각 표시된다. 이 궤적은 슬릿(358)이 제2 내부 패싯(14b) 위에 위치되도록 광학 마스크(356)가 병진이동될 때 실현될 것이다. 화살표(355b, 315b, 325b, 335b, 345b)는 슬릿(358)이 제1 내부 패싯(14a) 위에 위치할 때 이 궤적이 실현되지 않음을 나타내기 위해 점선으로 렌더링된다(즉, 슬릿(358)이 제1 내부 패싯(14a) 위에 위치할 때 대응하는 광 빔이 존재하지 않음). 제3 입사 부분, 제3 투과 광 빔, 제3 반사 광 빔, 제3 이중 반사 광 빔, 제3 복귀 광 빔의 궤적은 각각 점선 화살표(355c, 315c, 325c, 335c, 345c)로 표시된다. 이 궤적은 슬릿(358)이 제3 내부 패싯(14c) 위에 위치되도록 광학 마스크(356)가 병진이동될 때 실현될 것이다. 화살표(355c, 315c, 325c, 335c, 345c)는 슬릿(358)이 제1 내부 패싯(14a) 위에 위치할 때 이 궤적이 실현되지 않음을 나타내기 위해 점선으로 렌더링된다(즉, 슬릿(358)이 제1 내부 패싯(14a) 위에 위치할 때 대응하는 광 빔이 존재하지 않음).
일부 실시예에 따르면, 광학 마스크(356)는 연속적으로 병진이동될 수 있다. 투과 광이 내부 패싯을 따라 스캔됨에 따라 자동시준기(352)의 이미지 센서에 형성된 각각의 스팟은 본질적으로 고정된 상태로 유지된다(내부 패싯이 구부러지거나 휘어지거나 변형되지 않는 한). 투과된 광 빔이 인접한 내부 패싯으로 전환됨에 따라 이미지 센서에 새로운 스팟이 형성된다(두 개의 내부 패싯이 충분히 잘못 정렬된 경우). 전환이 완료되면 이미지 센서에는 새로운 스팟만 남는다.
일부 대안적인 실시예에 따르면, 광학 마스크(356)는 복수의 위치 중 별개의 위치 사이에서 시프트될 수 있다. 각각의 위치에서 슬릿(358)은 각각 내부 패싯(14) 중 하나 위에 위치된다. 시준된 광 빔(305)은 광학 마스크(356)가 (별개의) 위치 중 하나에 있을 때만 투사될 수 있다.
도 3을 방해하지 않기 위해, 광학 요소 제1 표면(334a)에서 반사된 광 빔은 도시되지 않는다.
도 4를 또한 참조하면, 광학 요소 제1 표면(334a)이 반사 방지 코팅으로 코팅되어 있는 도 4는 시스템(300)의 일부 실시예에 따른 자동시준기(352)의 디지털 디스플레이(464) 상의 스팟(401)을 개략적으로 도시한다. 일부 실시예에 따르면, 스팟(401)은 제1 스팟(401a), 제2 스팟(401b) 및 제3 스팟(401c)을 포함한다. 내부 패싯(14)은 한 번에 하나씩 검사되기 때문에, 어느 반사 광 빔이 각각의 스팟(401)을 발생시켰는지, 따라서 내부 패싯(14) 중 어느 것이 각각의 스팟(401)을 발생시켰는지 알 수 있다. 따라서, 내부 패싯(14)의 각 쌍 사이의 평행성으로부터의 편차가 계산될 수 있다. 제1 스팟(401a)은 제1 복귀 광 빔(도 3에서 화살표(345a)으로 표시됨)에 의해 형성된다. 제2 스팟(401b)은 제2 복귀 광 빔(도 3에서 화살표(345b)으로 표시됨)에 의해 형성된다. 제3 스팟(401c)은 제3 복귀 광 빔(도 3에서 화살표(345c)으로 표시됨)에 의해 형성된다.
2차원 벡터 u 1 = (u 1, x , u 1, y ), u 2 = (u 2, x , u 2, y ) 및 u 3 = (u 3, x , u 3, y )은 제1 스팟(401a), 제2 스팟(401b) 및 제3 스팟(401c)의 좌표(예를 들어, 중심 포인트)를 각각 지정한다. 내부 패싯(14)의 각각의 쌍 사이의 피치 및 롤의 편차는 u 1, u 2 및 u 3(의 컴포넌트의 값)로부터 계산될 수 있다.
초점 거리 f 2 의 초점 렌즈(도시되지 않음; 예를 들어 자동시준기의)가 이미지 센서(예를 들어 자동시준기의)에 복귀 광 빔을 포커싱하는 데 사용되는 일부 실시예에 따르면, 적절한 좌표계 선택으로, 제1 복귀 광 빔에 대한 제2 복귀 광 빔의 피치 및 롤 에서의 편차가 각각 및 를 통해 계산될 수 있다. 유사하게, 제1 복귀 광 빔에 대한 제3 복귀 광 빔의 피치 및 롤 에서의 편차가 각각 및 를 통해 계산될 수 있고, 제2 복귀 빔에 대한 제3 복귀 빔의 피치 및 롤 의 편차가 각각 및 를 통해 계산될 수 있다. 따라서, 제1 내부 패싯(14a)에 대한 제2 내부 패싯(14b)의 피치 및 롤 의 평행성으로부터의 편차는 각각 관계식 및 을 사용하여 계산될 수 있다. 제1 내부 패싯(14a)에 대한 제3 내부 패싯(14c)의 피치 및 롤 의 평행성으로부터의 편차가 각각 및 을 사용하여 계산될 수 있다. 제2 내부 패싯(14b)에 대한 제3 내부 패싯(14c)의 피치 및 롤 의 평행성으로부터의 편차가 각각 및 을 사용하여 계산될 수 있다.
제1 내부 패싯(14a)에 대한 제2 내부 패싯(14b), 제1 내부 패싯(14a)에 대한 제3 내부 패싯(14c), 및 제2 내부 패싯(14b)에 대한 제3 내부 패싯(14c)의 평행성으로부터의 편차(즉, 방사상 편차)의 크기는 각각 관계식 및 , 및 , 및 및 을 사용하여 계산될 수 있다.
평행성으로부터의 편차가 충분히 작은 일부 실시예에 따르면, 작은 각도 근사치가 채용될 수 있다. 당업자에게 명백한 것처럼, 작은 각도 근사치 하에서(라디안으로 작업할 때) 및 , 및 , 및 및 이다.
일부 실시예에 따르면, 계산 모듈(346)은 검사된 샘플의 내부 패싯의 일부 또는 모든 쌍 사이의 평행성으로부터의 편차를 계산하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예, 특히 내부 패싯의 수가 많은 실시예에 따르면, 계산 모듈(346)은 검사된 샘플에서 인접한 내부 패싯의 모든 쌍 사이의 평행성으로부터의 편차를 계산하도록 구성될 수 있다. 이러한 일부 실시예에 따르면, 계산 모듈(346)은 다른 모든 패싯에 비해 내부 패싯 중 하나(예를 들어, 처음 또는 맨 끝 내부 패싯)의 평행성으로부터의 편차를 계산하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 계산 모듈(346)은 평행성으로부터 계산된 편차의 불확실성을 추가로 계산하도록 추가로 구성될 수 있다.
도 5는 일부 실시예에 따른 샘플(10)이 그 위에 배치된 스테이지 어셈블리(stage assembly)(538)를 개략적으로 도시한다. 샘플(100)에 배치된 광학 요소(502)가 또한 도시되어 있다. 스테이지 어셈블리(538) 및 광학 요소(502)는 시스템(100)의 스테이지 어셈블리(138) 및 광학 요소(102)의 특정 실시예에 대응한다. 광학 요소 제2 표면(534b)은 경사각 으로 광학 요소 제1 표면(534a)에 대해 기울어져 있다. 광학 요소 제1 표면(534a) 및 광학 요소 제2 표면(534b)은 각각 광학 요소 제1 표면(134a) 및 광학 요소 제2 표면(134b)의 특정 실시예에 대응한다.
스테이지 어셈블리(538)는 피치 고니오미터(572), 롤 고니오미터(574) 및 경사 플랫폼(576)을 포함한다. 일부 실시예에 따르면, 도 5에 도시된 바와 같이, 경사 플랫폼(576)은 피치 고니오미터(572)에 장착되는 롤 고니오미터(574)에 장착된다. 경사 플랫폼(576)은 외부의 평평한 플랫폼 상단 표면(578a)과 플랫폼 상단 표면(578a) 반대편의 외부의 평평한 플랫폼 베이스 표면(578b)을 포함한다. 일부 실시예에 따르면, 플랫폼 상단 표면(578a)은 와 거의 동일한 플랫폼 경사각 로 베이스 표면(578b)에 대해 기울어져 있다.
경사 플랫폼(576)의 배향, 그리고 그에 따른 샘플(10) 및 광학 요소(502)의 배향은 피치 고니오미터(572) 및 롤 고니오미터(574)를 배향시킴으로써 조정되어, 이에 따라 예를 들어 ICA에 의해(미도시) 광학 요소(502)에 투사된 광 빔의 입사각을 제어 가능하게 설정할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 피치 고니오미터(572)와 롤 고니오미터(574) 각각은 프로그래밍 가능한 마이크로미터(미도시)를 사용하여 배향될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 실시예에 따르면, 피치 고니오미터(572) 및 고니오미터(574) 각각은 수동으로 배향될 수 있다.
도 6a 및 6b는 일부 실시예에 따라 샘플의 내부 패싯 계측을 위한 광학 기반 시스템(600)을 개략적으로 도시한다. 도 6b는 점선 L'로 표시된 도 6a의 일부 확대도이다. 광학 기반 시스템(600)은 샘플의 내부 패싯 간의 평행성을 검증하도록 구성된다. 보다 구체적으로, 도 6a는 일부 실시예에 따라 시스템(600)과 샘플(60)의 측단면도를 나타내며, 샘플(60)은 시스템(600)에 의해 검사를 받고 있다. (샘플 (60)은 시스템(600)의 일부를 구성하지 않는다는 점을 이해해야 한다.)
샘플(60)은 광 투과성인 기판(62), 및 기판(62)에 내장된 2개 이상의 내부 패싯(64)을 포함한다. 기판(62)은 굴절률 n s '을 특징으로 할 수 있다. 샘플(60)은 또한 외부 제1 표면(66a)("샘플 제1 표면"이라고도 함) 및 외부 제2 표면(66b)("샘플 제2 표면"이라고도 함)을 포함한다. 샘플 제2 표면(66b)은 샘플 제1 표면(66a)의 반대편이다. 샘플 제1 표면(66a)과 샘플 제2 표면(66b) 각각은 평평할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이, 샘플 제2 표면(66b)은 샘플 제1 표면(66a)에 평행하다. 일부 실시예에 따르면, 내부 패싯(64) 각각은 기판(62) 내에 매립되는 얇은 반-반사 또는 반사 층을 구성한다. 일부 실시예에 따르면, 샘플(60)은 1차원 또는 2차원 반사 도파관일 수 있다. 그러한 일부 실시예에 따르면, 샘플 제1 표면(66a) 및 샘플 제2 표면(66b)은 도파관의 주 표면을 구성한다.
샘플(60)은 샘플(10)과 유사할 수 있지만, 일부 실시예에 따르면, 내부 치수(또는 적어도 비율), 특히 아래에서 자세히 설명하는 d 1 '/d 2 ' 대 d 1 /d 2 의 비율과 굴절률이 다를 수 있다. 여기서 d 1 '은 샘플 제1 표면(66a)과 샘플 제2 표면(66b) 사이의 거리이고, d 2 '는 인접한 내부 패싯(예를 들어 내부 패싯(64a 및 64b), 내부 패싯(64b 및 64c)) 사이의 거리이다. d 1 ' 및 d 2 '는 도 6b에 표시되어 있다.
샘플(60)의 샘플 섹션(68)은 내부 패싯(64)이 위치하는 기판(62)의 부분(예를 들어 세그먼트)에 대응한다(샘플 섹션(68)에 상보적인 샘플(60)의 섹션에는 내부 패싯(64)이 전혀 없을 수 있다). 비제한적인 예로서, 설명을 보다 구체적으로 하여 설명을 용이하게 하도록 의도되었으며, 도 6a 및 6b에서 내부 패싯(64)은 3개의 내부 패싯: 제1 내부 패싯(64a), 제2 내부 패싯(64b), 및 제3 내부 패싯(64c)을 포함하는 것으로 도시되어 있으며, 제2 내부 패싯(64b)은 제1 내부 패싯(64a)과 제3 내부 패싯(64c) 사이에 배치된다. 당업자는 3개의 내부 패싯 사례가 임의 개수의 내부 패싯(예를 들어 4, 5, 10개 이상)의 필수 요소를 포함한다는 것을 쉽게 인식할 것이다.
내부 패싯(64)은 명목상 평행하다. 실제로, 제조 결함으로 인해 내부 패싯(64)은 일반적으로 완벽한 평행성을 나타내지 않을 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 내부 패싯(64)의 각각은 대략 90°인 공칭 각도 μ'nom(zx 평면에 평행한 평면에 걸쳐 있음)으로 샘플 제1 표면(66a)에 대해 명목상 경사진다. 그러한 일부 실시예에 따르면, 그리고 도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이, 내부 패싯(64)은 명목상 샘플 제1 표면(66a)(그리고 샘플 제2 표면(66b)이 샘플 제1 표면(66a)과 평행한 실시예에서는 샘플 제2 표면(66b))에 수직이며, 즉, μ'nom = 90°이다. 실제로, 내부 패싯(64)의 각각은 공칭 각도 μ'nom와 약간 다른 각각의 실제 각도로 배향될 수 있다. 제1 내부 패싯(64a), 제2 내부 패싯(64b) 및 제3 내부 패싯(64c)은 샘플 제1 표면(66a)에 대해 각각 제1 각도 μ'1, 제2 각도 μ'2 및 제3 각도 μ'3로 배향된다.
제작불량으로 인해, 실제 각도 μ' i (i = 1, 2, 3)는 샘플(10)에 대해 위에서 설명된 것처럼 크기뿐만 아니라 각각의 대하는 평면에 의해서도 서로 다를 수 있고 및/또는 공칭 각도 μ'nom도 다를 수 있다는 점에 유의한다.
샘플 제1 표면(66a) 및 샘플 제2 표면(66b)의 각각은 샘플(60)의 제1 단부(61a)로부터 제2 단부(61b)까지 연장된다. 샘플 섹션(68)은 샘플 제1 표면(66a) 및 샘플 제2 표면(66b) 상의 제1 영역(63a) 및 제2 영역(63b)을 각각 정의하며, 내부 패싯(64)은 제1 영역(63a)과 제2 영역(63b) 사이에 위치된다.
일부 실시예에 따르면, 시스템(600)은 제1 광학 요소(FOE)(602), 제2 광학 요소(SOE)(682) 및 광학 장치(604)를 포함한다. FOE(602) 및 SOE(682) 각각은 광 투과성이다. 시스템(600)은 기본적으로 시스템(100)의 제어기(108) 및 광학 장치(104)에 대해 설명된 바와 같이, 광학 장치(604)와 기능적으로 연관되고 그 동작을 제어하도록 구성된 제어기(608)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 그리고 도 6a에 도시된 바와 같이, 광학 장치(604)는 조명 및 수집 어셈블리(ICA)(612)와 그 위에 샘플(60)을 장착하기 위한 고정 인프라(614)를 포함한다. 일부 실시예에 따르면, 고정 인프라(614)는 샘플(60)의 배향을 제어가능하게 설정할 수 있도록 구성된 배향 인프라를 포함할 수 있다. ICA(612)는 시스템(100)의 광원(122) 및 감광 컴포넌트(124)와 각각 유사할 수 있는 광원(622)(또는 복수의 광원) 및 감광 컴포넌트(624)를 포함한다. 일부 실시예에 따르면, 감광 컴포넌트(624)는 카메라일 수 있다. 일부 실시예에 따르면, ICA(612)는 기능이 시스템(100)의 광학 장비(128)의 기능과 유사할 수 있는 광학 장비(628)를 더 포함할 수 있다.
FOE(602)는 기판(632)을 포함하고, 이는 FOE(602)의 대부분을 구성하며 이는 기판(62)과 거의 동일한 굴절률(예를 들어 n s ' - 0.02보다 크고 n s ' + 0.02보다 작음)을 갖는 재료로 만들어진다. 그러한 일부 실시예에 따르면, 기판(632)은 기판(62)과 동일한 굴절률을 갖는 재료로 제조된다. FOE(602)는 외부 제1 표면(634a) 및 그 반대편의 외부 제2 표면(634b)을 더 포함한다. 일부 실시예에 따르면, 그리고 도 6a에 도시된 바와 같이, FOE 제1 표면(634a)은 평평하다. 이러한 일부 실시예에 따르면, 그리고 도 6a에 도시된 바와 같이, FOE 제2 표면(634b)은 또한 평평하고 FOE 제1 표면(634a)에 대해 경사져 있다. 일부 실시예에 따르면, FOE(602)는 프리즘이다. 그러한 일부 실시예에 따르면, 프리즘은 삼각형 프리즘일 수 있다.
SOE(682)는 기판(692)을 포함하고, 이는 SOE(682)의 대부분을 구성하며 이는 기판(62)과 거의 동일한 굴절률(예를 들어 n s ' - 0.02보다 크고 n s ' + 0.02보다 작음)을 갖는 재료로 만들어진다. 그러한 일부 실시예에 따르면, 기판(692)은 샘플(60)과 동일한 굴절률을 갖는 재료로 만들어진다. SOE(682)는 외부 제1 표면(694a) 및 그 반대편의 외부 제2 표면(694b)을 더 포함한다. 일부 실시예에 따르면, 그리고 도 6a에 도시된 바와 같이, SOE 제1 표면(694a)은 평평하다. 그러한 일부 실시예에 따르면, 그리고 도 6a에 도시된 바와 같이, SOE 제2 표면(694b)은 또한 평평하고 SOE 제1 표면(694a)에 대해 경사져 있다. 일부 실시예에 따르면, SOE(682)는 프리즘이다. 그러한 일부 실시예에 따르면, 프리즘은 삼각형 프리즘일 수 있다. 일부 실시예에 따르면, SOE(682)는 FOE(602)와 동일한 치수 또는 적어도 비율을 갖는다.
일부 실시예에 따르면, FOE 제2 표면(634b) 및 SOE 제2 표면(694b)은 각각 FOE 제1 표면(634a) 및 SOE 제1 표면(694a)에 대해 각각 제1 경사각 (zx에 평행한) 및 제2 경사각 (zx에 평행한)으로 경사질 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 는 과 거의 동일하다. 과 는 도 6b에 표시되어 있다.
일부 실시예에 따르면, 특히 (i) 샘플 제1 표면(66a)과 샘플 제2 표면(66b)이 평행하고, (ii) 내부 패싯(64)이 샘플 제1 표면(66a)과 샘플 제2 표면(66b) 각각에 명목상 수직이고, (iii) 인접한 내부 패싯은 일정한 간격으로 이격되어 있는 실시예에 따르면, 및 의 각각은 (90° - arctan(d 1 '/d 2 ')), 즉 90도 마이너스 arctan(d 1 /d 2 )과 동일할 수 있다. 위와 같이 경사각을 선택한 이유는 아래와 같다.
ICA(612)는 광원(622)에 의해 생성되고 선택적으로 광학 장비(628)(광학 장비(628)를 포함하는 실시예에서)에 의해 조작(예를 들어 시준)되는 시준된 광 빔을 출력하도록 구성된다. 일부 실시예에 따르면, 광학 장비(628)는 시준 렌즈 또는 시준 렌즈 어셈블리(미도시)를 포함할 수 있다. FOE(602) 및 ICA(612)(보다 정확하게는 ICA(612)의 조명 컴포넌트) 상대 배향이 ICA(612)에 의해 출력된 광 빔이 FOE 제1 표면(634a)에 수직으로, 또는 적어도 거의 수직으로(예를 들어 수직 입사로부터 1°, 1.5°, 또는 심지어 2° 이내로) FOE 제1 표면(634a)에 충돌하도록 (제어 가능하게) 설정될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 광학 장비(628)는 FOE 제1 표면(634a) 상의 광 빔(예를 들어, 레이저 빔)의 충돌(즉, 타격) 위치를 제어하여 내부 패싯(64) 각각을 별도로 검사할 수 있도록 구성된 병진이동 가능한 슬릿 또는 천공 광학 마스크(미도시; 도 7의 병진이동 가능한 슬릿 광학 마스크와 같은)를 더 포함할 수 있다. 대안적으로, 일부 실시예에 따르면, 광학 장비(628)는 내부 패싯(64) 각각의 개별 검사를 허용(가능하게)하도록 구성된 복수의 셔터를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 고정 인프라(614)는 FOE(602)와 SOE(682) 사이에 샘플(60)을 장착 또는 고정하도록 구성될 수 있으며, 이에 따라 FOE(602)와 SOE(682) 각각은 샘플(60)에 인접하게 된다. 더욱 구체적으로, 그러한 일부 실시예에 따르면, 샘플(60)과 FOE(602)의 상대 위치설정은 FOE 제2 표면(634b)이 샘플 제1 표면(66a)에 인접하고 선택적으로 평행하도록 이루어질 수 있으며, 샘플(60)과 SOE(682)의 상대 위치설정은 SOE 제2 표면(694b)이 샘플 제2 표면(66b)에 인접하고 선택적으로 평행하도록 이루어질 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 고정 인프라(614)는 플랫폼(638)의 상단 표면(698)으로부터 플랫폼(638)으로 확장되는 슬롯(또는 구멍)(696)을 포함하는 플랫폼(638)을 포함할 수 있다. 슬롯(696)은 샘플 섹션(68)이 슬롯(696) 밖으로 돌출되도록 샘플(60)을 수용하도록 구성된다. 플랫폼(638)은 FOE(602) 및 SOE(682)를 그 위에 장착하도록 추가로 구성되며, FOE 제1 표면(634a)은 제1 영역(63a)에 인접하고 평행하고 SOE 제2 표면(694b)은 제2 영역(63b)에 인접하고 평행하다.
일부 실시예에 따르면, 플랫폼(638)은 6 자유도로 조종가능할 수 있다.
동작 중에, 일부 실시예에 따르면, 화살표(605)(모두 넘버링되어 있는 것은 아님)로 표시된 확장되고 시준된 입사 광 빔은 대략 FOE 제1 표면(634a)에 수직으로 투사된다. 일부 실시예에 따르면, 입사 광 빔은 FOE 제1 표면(634a)에 수직으로 투사될 수 있다.
입사 광 빔(또는 그의 적어도 일부)은 FOE 제1 표면(634a)을 통해(즉, 통과하여) FOE(602)로 투과되어 투과된 광 빔을 획득한다. 투과된 광 빔은 화살표(615)로 표시된다(모두 넘버링되어 있는 것은 아님). 투과된 광 빔은 FOE(602)를 가로질러 이동하고, FOE 제2 표면(634b) 및 샘플 제1 표면(66a)을 통해 샘플(60) 내로 교차(즉, 투과되어)되고, 내부 패싯(64)을 향해 전파된다. 투과된 광 빔은 샘플 제2 표면(66b)을 향해 내부 패싯(64)에서 반사된다.
보다 구체적으로, 내부 패싯(64)은 개별의 배향이 서로 약간 다를 수 있으므로, 투과된 광 빔은 내부 패싯(64) 각각에서 약간 다른 각도로 각각 반사될 수 있다. 이에 따라, 개별의 진행 방향이 조금씩 다른 복수의 반사 광 빔이 얻어질 수 있다. 제1 내부 패싯(64a)에서 반사된 투과된 광 빔의 부분에 대응하는 제1 반사된 광 빔은 화살표(625a)로 표시된다. 제2 내부 패싯(64b)에서 반사된 투과된 광 빔의 부분에 대응하는 제2 반사된 광 빔은 화살표(625b)로 표시된다. 제3 내부 패싯(64c)에서 반사된 투과된 광 빔의 부분에 대응하는 제3 반사된 광 빔은 화살표(625c)로 표시된다.
반사된 광 빔은 샘플 제2 표면(66b)을 통해 샘플(60)에서 나가고 SOE 제2 표면(694b)을 통해 SOE(682)로 들어간다. 반사된 광 빔은 다음으로 SOE 제1 표면(694a)으로 이동하고 SOE(682)에서 빠져나가(예를 들어 굴절되어), 이에 의해 (제2) 복수의 광 빔("출사 광 빔(exiting light beam)"이라고도 함)을 획득한다: SOE(682)로부터의 제1 반사 광 빔의 굴절로부터 발생하는 제1 출사 광 빔은 화살표(635a)로 표시된다. SOE(682)로부터의 제2 반사 광 빔의 굴절로부터 발생하는 제2 출사 광 빔은 화살표(635b)로 표시된다. SOE(682)로부터 제3 반사 광 빔의 굴절로부터 발생하는 제3 출사 광 빔은 화살표(635c)로 표시된다. 출사 광 빔은 ICA(612)를 향해 전파되고, 광학 장비(628)에 의해 감광 컴포넌트(624)에 포커싱되어 감지된다(예를 들어, 감광 컴포넌트(624)에 포함된 이미지 센서에 의해)
일부 실시예에 따르면, 및 각각은 (90° - arctan(d1'/d2'))과 동일하다. 도 6a 및 6b를 숙독함으로써 명백한 바와 같이, 및 의 위의 선택은 반사된 광 빔(또는 그 적어도 일부)의 실질적으로 모든 광선이 샘플 제2 표면(66b)을 통해 샘플(60)에서 나가고 내부 패싯(14) 또는 샘플 제1 표면(66a)에 의해 다시 반사되지 않고 SOE(682)로 투과되는 것을 보장할 수 있다. 따라서, 위에서 과 를 선택하면 손실이 줄어들 수 있고 그에 따라 복귀 광 빔의 검출이 향상될 수 있다(예를 들어, 복귀 광 빔이 이미지 센서의 감광성 표면에 밝은 스팟을 형성하도록 보장함으로써). 일부 실시예에 따르면, 및 는 각각 약 (90° - arctan(d 1 '/d 2 '))과 동일할 수 있다.
일부 실시예에 따르면, FOE 제1 표면(634a) 및 SOE 제1 표면(694a)은 FOE(602)로 투과된 광 및 SOE(682) 밖으로 굴절된 광의 강도를 증가시키기 위해 각각 반사 방지 코팅으로 코팅될 수 있다.
도 6a 및 6b를 방해하지 않기 위해, FOE 제1 표면(634a)에서 반사된 광 빔은 도시되지 않았다.
일부 실시예에 따르면, 제어기(608)는 계산 모듈(646)과 통신 가능하게 연관될 수 있다. 계산 모듈(646)은 하나 이상의 프로세서와 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리 컴포넌트를 포함할 수 있다. 하나 이상의 프로세서는 제어기(608)로부터 감광 컴포넌트(624)에 의해 획득된 원시 또는 처리된 감지 데이터를 수신하고 그에 기초하여, 본질적으로 시스템(100)의 설명에서 위에서 자세히 설명한 바와 같이, 내부 패싯(64)의 쌍 사이의 병렬성으로부터의 집합적(예를 들어 평균 및/또는 최대) 편차(들) 및/또는 병렬성으로부터의 편차를 계산하도록 구성될 수 있다. 원시 감지 데이터는 감광 컴포넌트(624)에 포커싱된 출사 광 빔에 의해 형성된 스팟을 구성하는 픽셀의 강도를 포함할 수 있다. 처리된 감지 데이터는 출사 광 빔(의 쌍) 사이의 각도 편차 또는 출사 광 빔에 의해 형성된 스팟의 중심 포인트를 포함할 수 있다. 그러한 일부 실시예에 따르면, 계산 모듈(646)은 감광 컴포넌트(624)에 의해 획득된 원시 감지 데이터를 처리하여 그로부터 출사 광 빔(의 쌍) 간의 각도 편차를 획득하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 하나 이상의 프로세서는 감광 컴포넌트(624)에 포함된 이미지 센서 상의 출사 광 빔에 의해 형성된 스팟을 식별하기 위해 이미지 인식 소프트웨어를 실행하도록 구성된 그래픽 처리 장치(GPU)를 포함할 수 있습니다. 일부 실시예에 따르면, 계산 모듈(646)은 시스템(600)에 포함될 수 있다.
본질적으로 시스템(100)의 설명에서 전술한 바와 같이, 출사 광 빔 사이의 각도 편차로부터, 내부 패싯 사이의 평행성으로부터의 편차의 크기가 추론될 수 있다. 각도 편차는 본질적으로 시스템(100)의 설명에서 위에서 자세히 설명한 바와 같이, 감광 컴포넌트(624)를 사용하여 획득된 출사 광 빔의 감지된 데이터로부터 도출될 수 있다(예를 들어, 감광 구성 요소(624)의 이미지 센서 상의 출사 광 빔에 의해 형성된 스팟의 좌표로부터). 일부 실시예에 따르면, 각도 편차의 도출은 본질적으로 시스템(100)의 설명에서 위에서 설명한 바와 같이 이미지 센서 상의 출사 광 빔에 의해 형성된 스팟을 식별하고 스팟의 좌표(예를 들어, 그의 중심 포인트)를 계산하는 등을 위해 이미지 인식 소프트웨어 및 선택적으로 다른 소프트웨어(둘 모두 계산 모듈(146)에 의해 실행될 수 있음)의 사용을 포함할 수 있다.
비제한적인 예로서, 초점 거리 f 1 '의 시준 렌즈가 이미지 센서(예를 들어 자동시준기의) 상의 출사 광 빔을 포커싱하는 데 사용되는 일부 실시예에 따르면 내부 패싯(64)(의 쌍) 사이의 평행성으로부터 최대 방사상 편차 는 관계식 및 을 사용하여 얻을 수 있다. 여기서, 및 는 이미지 센서 상의 출사 광 빔에 의해 각각 형성된 제1 스팟, 제2 스팟, 제3 스팟의 좌표를 지정하는 2차원 벡터이다.
일부 실시예에 따르면, 내부 패싯(64) 사이의 평행성으로부터의 평균 방사상 편차 는 관계식 , , 및 , 및, 및 을 사용하여 얻어질 수 있으며, 여기서 이다. 여기서 는 제3 스팟과 제2 스팟을 형성하는 출사 광 빔 사이의 각도 크기이다. 는 제1 스팟과 제3 스팟을 형성하는 출사 광 빔 사이의 각도 크기이다. 는 제2 스팟과 제1 스팟을 형성하는 출사 광 빔 사이의 각도의 크기이다. 는 각각 제3 스팟과 제2 스팟을 형성하는 출사 광 빔이 반사되는 두 내부 패싯 사이의 방사상 편차이다. 는 각각 제1 스팟과 제3 스팟을 형성하는 출사 광 빔이 반사되는 2개의 내부 패싯 사이의 방사상 편차이다. 는 각각 제2 스팟과 제1 스팟을 형성하는 출사 광 빔이 반사되는 두 내부 패싯 사이의 방사상 편차이다. 내부 패싯(64) 사이의 피치 및 롤의 평균 편차에 대한 유사한 표현은 도 2a의 설명에서 위에서 설명한 것과 동일한 방식으로(, 및 에 대해), 및 로부터 추론될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 평행성으로부터의 편차가 충분히 작은 경우, 작은 각도 근사치가 사용될 수 있다. 작은 각도 근사치에서 (라디안으로 작업할 때) , , 및 이다. 마찬가지로, 및 및 및 이다. 일부 실시예에 따르면, 그리고 도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이, 샘플(60)은 FOE 제2 표면(634b) 및 SOE 제2 표면(694b)이 각각 제1 영역(63a) 및 제2 영역(63b) 모두와 완전히 접촉하도록 FOE(602)와 SOE(682) 사이에 끼워질 수 있다. 이러한 실시예에서, 투과된 광 빔은 FOE(602)에서 샘플(60)로 직접 전달되고, 반사된 광 빔은 샘플(60)에서 SOE(682)로 직접 전달된다.
일부 실시예에 따르면, FOE 제2 표면(634b)은 샘플 제1 표면(66a)과 접촉하지 않고 SOE 제2 표면(694b)은 샘플 제2 표면(66b)과 접촉하지 않는다. 그러한 일부 실시예에 따르면, 본질적으로 시스템(100)의 설명에서 위에서 설명한 바와 같이, 인덱스 매칭 형상 순응 인터페이스(미도시)가 FOE(602)와 샘플(60) 사이 및 SOE(682)와 샘플(60) 사이에 삽입될 수 있다. 형상 순응 인터페이스는 기판(62)과 거의 동일한(예를 들어, n s ' - 0.02보다 크고 n s ' + 0.02보다 작은) 굴절률을 가질 수 있습니다.
도면에 도시되지 않은 일부 대안적인 실시예에 따르면, 광학 장치(604) 대신에, 시스템(600)은 간섭계 장치를 포함할 수 있고, 내부 패싯(64)의 쌍 사이의 평행성으로부터의 방사상 편차를 포함하는 정보가 출사 광 빔에 의해 형성된 간섭 패턴으로부터 추출될 수 있다. 이러한 일부 실시예에 따르면, 간섭계 장치는 내부 패싯의 쌍을 한 번에 하나씩 검사할 수 있도록 구성된 빔 스플리터 어레이 및 제어가능하게 개방 및 폐쇄 가능한 차단 필터의 연관 어레이를 포함할 수 있다. 더 구체적으로, 빔 스플리터 및 차단 필터 어레이는 (i) 입사 빔을 수직으로 FOE(602)에 입사하는 선택 가능한 입사 서브 빔의 쌍으로 분할하고, (ii) 각각 입사 광 빔의 쌍에 의해 유도된 두 개의 출사 서브 빔(즉, SOE(682)을 나가는 서브빔)을 이미지 센서에 의해 감지되는 단일 조합된 출사 광 빔으로 재조합하도록 구성된다. 빔 스플리터와 차단 필터 어레이는 입사 서브 빔의 각각의 선택 가능한 쌍이 내부 패싯 중 하나를 프로빙하는 제1 입사 서브 빔과 다른 내부 패싯을 프로빙하는 제2 입사 서브 빔을 사용하여 내부 패싯의 각 쌍에서 반사를 유도하도록 구성된다. 예를 들어, 제1 입사 서브 빔은 i번째 내부 패싯에서 반사를 유도할 것이고(FOE(602)로의 투과, 통과 및 샘플(60)으로의 투과에 이어) 제2 입사 서브 빔은 j번째 내부 패싯에서 반사를 유도할 것이며(FOE(602)로의 투과, 통과 및 샘플(60)으로의 투과에 이어), 여기서 i와 j는 제어가능하게 선택가능하다. 당업자가 쉽게 인식할 수 있는 바와 같이, i번째와 j번째 내부 패싯 사이의 평행성으로부터 방사상 편차는 그에 의해 광 센서에 형성된 간섭 패턴으로부터 추출될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 내부 패싯(64)의 각각은 예를 들어 병진이동 가능한 슬릿 또는 천공 광학 마스크 또는 셔터 어셈블리를 사용하여 한 번에 하나씩 검사(프로빙)될 수 있다. 도 7은 광학 기반 시스템(700)을 개략적으로 도시한 것이며, 이는 시스템(600)의 특정 실시예에 대응하며, 내부 패싯을 한 번에 하나씩 검사하여 샘플의 내부 패싯 간의 평행성을 검증하도록 구성된다. 보다 구체적으로, 도 7은 일부 실시예에 따른 시스템(700)과 샘플(60)의 측단면도를 나타낸다. (샘플(60)은 시스템(700)의 일부를 구성하지 않는다는 점을 이해해야 한다.)
시스템(700)은 각각 FOE(602), SOE(682), 광학 장치(604) 및 제어기(608)의 특정 실시예에 대응하는 광 투과성 FOE(702), 광 투과성 SOE(782), 광학 장치(704) 및 선택적으로 제어기(708)를 포함한다. FOE(702)는 FOE 제1 표면(634a) 및 FOE 제2 표면(634b)의 특정 실시예에 각각 대응하는 FOE 제1 표면(734a) 및 FOE 제2 표면(734b)을 포함한다. SOE(782)는 SOE 제1 표면(694a) 및 SOE 제2 표면(694b)의 특정 실시예에 각각 대응하는 SOE 제1 표면(794a) 및 SOE 제2 표면(794b)을 포함한다.
광학 장치(704)는 ICA(612) 및 고정 인프라(614)의 특정 실시예에 각각 대응하는 ICA(712) 및 고정 인프라(714)를 포함한다. ICA(712)는 광원(722), 이미지 센서(724), 시준 렌즈(740) 및 초점 렌즈(750)를 포함한다. 일부 실시예에 따르면, ICA(712)는 슬릿(758)을 포함하는 광학 마스크(756)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 광학 마스크(756)는 내부 패싯(64) 중 임의의 하나 위에 슬릿(758)을 제어 가능하게 위치설정할 수 있도록 병진이동 가능하며, 그에 따라 내부 패싯(64) 각각을 한 번에 하나씩 검사할 수 있다. 이러한 일부 실시예에 따르면, 광학 장치(704)는 광학 마스크(756)와 기계적으로 연관될 수 있는 모터(760)를 더 포함하여 광학 마스크(756)를 병진이동시킬 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 모터(760)는 나사(762)를 통해 광학 마스크(756)에 기계적으로 결합될 수 있는 선형 스테퍼 모터일 수 있다.
또한 고정 인프라(714)의 플랫폼(738)이 표시되어 있다. 플랫폼(738)은 고정 인프라(614)의 플랫폼(638)의 특정 실시예에 대응한다.
또한 계산 모듈(646)의 특정 실시예에 대응하는 계산 모듈(746)이 표시되어 있다. 일부 실시예에 따르면, 계산 모듈(746)은 시스템(700)에 포함될 수 있다.
도 7에 도시되지 않은 일부 대안적인 실시예에 따르면, 광학 마스크(756)(및 모터(760)) 대신에, ICA(712)는 개별적으로 개방 및 폐쇄 가능한 복수의 셔터를 포함하는 셔터 어셈블리를 포함할 수 있다. 각각의 셔터는 개별의 내부 패싯 위에 위치될 수 있으며, 그에 따라 내부 패싯(64) 각각을 한 번에 하나씩 검사할 수 있다.
동작 시, 일부 실시예에 따르면, 광학 마스크(756)는 내부 패싯(64) 각각 위에 슬릿(758)을 차례로 위치시키도록 병진이동된다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 슬릿(758)이 제1 내부 패싯(64a) 위에 위치될 때, 화살표(705)(모두 넘버링된 것은 아님)로 표시된 시준된 광 빔은 FOE 제1 표면(734a)에 수직인 방향으로 광학 마스크(756) 상에 투사된다. (보다 구체적으로, 광원(722)에서 생성된 광은 시준 렌즈(740)에 의해 시준되어 시준된 광 빔을 준비할 수 있다.) 시준된 광 빔의 (제3) 입사 부분은 슬릿(758)을 통과하고, 수직으로 FOE 제1 표면(734a)에 충돌하고 이를 통해 FOE(702)로 투과되어 (3) 투과 광 빔을 얻는다. 입사 부분은 화살표(745c)로 표시되고, 투과된 광 빔은 화살표(715c)로 표시된다.
투과된 광 빔은 FOE(702)를 가로질러 이동하고, FOE 제2 표면(734b) 및 샘플 제1 표면(66a)을 통해 샘플(60) 내로 교차(즉, 투과되어)되고, 제3 내부 패싯(64c)을 향해 전파된다. 투과된 광 빔은 제3 내부 패싯(64c)에서 샘플 제2 표면(66b)을 향해 반사되어 (제3) 반사된 광 빔을 얻는다. 반사된 광 빔은 화살표(725c)로 표시된다. 반사된 광 빔은 샘플 제2 표면(66b) 및 SOE 제2 표면(794b)을 통해 샘플(60)에서 SOE(782)로 빠져나온다. 광 빔은 SOE 제1 표면(794a)으로 이동하고 SOE(782)에서 빠져나가(예를 들어, 굴절되어) 이에 의해 제3 출사 광 빔을 획득한다. 출사 광 빔은 화살표(735c)로 표시된다. 출사 광 빔은 슬릿(758)을 통과하고, 초점 렌즈(750)에 의해 이미지 센서(724)에 포커싱되고, 그에 따라 감지된다.
제1 입사 부분, 제1 투과 광 빔, 제1 반사 광 빔, 및 제1 출사(예를 들어 굴절) 광 빔의 궤적은 각각 점선 화살표(745a, 715a, 725a, 735a)로 표시된다. 이 궤적은 슬릿(758)이 제1 내부 패싯(64a) 위에 위치되도록 광학 마스크(756)가 병진이동될 때 실현될 것이다. 화살표(745a, 715a, 725a, 735a)는 슬릿(758)이 제3 내부 패싯(64c) 위에 위치할 때 이 궤적이 실현되지 않음을 나타내기 위해 점선으로 렌더링된다(즉, 슬릿(758)이 제3 내부 패싯(64c) 위에 위치할 때 대응하는 광 빔이 존재하지 않음). 제2 입사 부분, 제2 투과 광 빔, 제2 반사 광 빔, 및 제2 출사(예를 들어 굴절) 광 빔의 궤적은 각각 점선 화살표(745b, 715b, 725b, 735b)로 표시된다. 이 궤적은 슬릿(758)이 제2 내부 패싯(64b) 위에 위치되도록 광학 마스크(756)가 병진이동될 때 실현될 것이다. 화살표(745b, 715b, 725b, 735b)는 슬릿(758)이 제3 내부 패싯(64c) 위에 위치할 때 이 궤적이 실현되지 않음을 나타내기 위해 점선으로 렌더링된다(즉, 슬릿(758)이 제3 내부 패싯(64c) 위에 위치할 때 대응하는 광 빔이 존재하지 않음).
도 7을 방해하지 않기 위해, FOE 제1 표면(734a)에서 반사된 광 빔은 도시되지 않는다.
일부 실시예에 따르면, 광학 마스크(756)는 본질적으로 시스템(300)의 광학 마스크(356)에 대해 위에서 설명된 바와 같이 연속적으로 병진이동될 수 있다. 일부 대안적인 실시예에 따르면, 광학 마스크(756)는 본질적으로 시스템(300)의 광학 마스크(356)에 대해 위에서 설명된 바와 같이, 복수의 위치에서 별개의 위치 사이에서 이동될 수 있다.
2개의 출사 광 빔 사이의 각도 편차로부터, 2개의 광 빔이 추적될 수 있는 2개의 내부 패싯 사이의 평행성으로부터의 편차는 본질적으로 시스템(300)의 설명에서 위에서 설명한 바와 같이 추론될 수 있다. 각도 편차는 두 개의 출사 광 빔의 감지된 데이터로부터(예를 들어, 이미지 센서(724) 상의 2개의 출사 광 빔에 의해 형성된 스팟의 중심 포인트로부터) 계산될 수 있다. 이는 비제한적인 예로서 아래에 예시되어 있으며, 일부 실시예에 따르면 초점 거리 f 2 '의 초점 렌즈(750)는 이미지 센서(724) 상의 출사 광 빔을 포커싱하는 데 사용된다.
2차원 벡터 u 1 ' = (u 1 ' , x , u 1 ' , y ), u 2 ' = (u 2 ' , x , u 2 ' , y ) 및 u 3 '=(u 3 ' , x , u 3 ' , y )는 제1 스팟, 제2 스팟, 제3 스팟의 좌표(예를 들어, 중심 포인트)를 각각 지정한다. 제1 스팟은 제1 내부 패싯(64a)에서 반사된 광에 의해 유도되고, 제2 스팟은 제2 내부 패싯(64b)에서 반사된 광에 의해 유도되며, 제3 스팟은 제3 내부 패싯(64c)에서 반사된 광에 의해 유도된다. 적절한 좌표계 선택으로, 제1 복귀 광 빔에 대한 제2 복귀 광 빔의 피치 및 롤 에서의 편차가 각각 = (u 2 ' , x - u 1 ' , x )/f 2 ' 및 = (u 2 ' , y - u 1 ' , y )/f 2 '를 통해 계산될 수 있다. 유사하게, 제1 복귀 광 빔에 대한 제3 복귀 광 빔의 피치 및 롤 에서의 편차가 각각 = (u 3 ' , x - u 1 ' , x )/f 2 ' 및 = (u 3 ' , y - u 1 ' , y )/f 2 '를 통해 계산될 수 있고 제2 복귀 빔에 대한 제3 복귀 빔의 피치 및 롤 의 편차가 각각 = (u 3 ' , x - u 2 ' , x )/f 2 ' 및 = (u 3 ' , y - u 2 ' , y )/f 2 '를 통해 계산될 수 있다. 따라서, 제1 내부 패싯(64a)에 대한 제2 내부 패싯(64b)의 피치 및 롤 의 평행성으로부터의 편차는 각각 관계식 및 을 사용하여 계산될 수 있다. 제1 내부 패싯(64a)에 대한 제3 내부 패싯(64c)의 피치 및 롤 의 평행성으로부터의 편차가 각각 및 을 사용하여 계산될 수 있다. 제2 내부 패싯(64b)에 대한 제3 내부 패싯(64c)의 피치 및 롤 의 평행성으로부터의 편차가 각각 및 을 사용하여 계산될 수 있다.
평행성으로부터의 편차가 충분히 작은 일부 실시예에 따르면, 작은 각도 근사치가 채용될 수 있다. 당업자에게 명백한 바와 같이, 작은 각도 근사 하에서(라디안으로 작업할 때) = (u 2 ' , x - u 1 ' , x )/(2n s ' · f 2 ') 및 = (u 2 ' , y - u 1 ' , y )/(2n s ' · f 2 '), = (u 3 ' , x - u 1 ' , x )/(2n s ' · f 2 ') 및 = (u 3 ' , y - u 1 ' , y )/(2n s ' · f 2 '), 및 = (u 3 ' , x - u 2 ' , x )/(2n s ' · f 2 ') 및 = (u 3 ' , y - u 2 ' , y )/(2n s ' · f 2 ').
방법
일부 실시예의 양태에 따르면, 샘플의 내부 패싯을 계측하기 위한 광학 기반 방법이 제공된다. 이 방법은 샘플의 내부 패싯 간의 평행성을 검증하는 데 사용될 수 있다.
도 8은 일부 실시예에 따른 광학 기반 방법(800)의 흐름도를 나타낸다. 방법(800)은 다음을 포함할 수 있다:
- 단계(810)-검사될 샘플(예를 들어, 샘플(10 또는 60))이 제공된다. 샘플은 굴절률 n s 를 갖는 광 투과성 기판(예를 들어, 기판(12 또는 62))과 기판에 내장된 2개 이상의 명목상 평행한 내부 패싯(예를 들어, 내부 패싯(14 또는 64))을 포함한다. 각각의 내부 패싯은 샘플의 외부의 평평한 제1 표면에 대해 거의 수직으로 배향된다.
- 단계(820)-n s 와 거의 같은(예를 들어, n s - 0.02보다 크고 n s + 0.02보다 작음) 굴절률을 갖는 (제1) 광학 요소(예를 들어, 광학 요소(102 또는 302) 또는 FOE(602 또는 702), 또는 이와 유사한 것)가 제공된다. 광학 요소는 외부의 평평한 제1 표면과, 광학 요소의 제1 표면의 반대편에 있고 그에 대해 예각 (제1) 경사각으로 경사져 있는 외부의 평평한 제2 표면을 포함한다.
- 단계(830)-샘플과 광학 요소는 광학 요소의 제2 표면이 샘플의 제1 표면에 인접하도록 위치된다.
- 단계(840)-제1 복수의 광 빔("입사 광 빔"이라고도 함)은 대략 수직으로(예를 들어 수직 입사로부터 2° 이내로) 광학 요소의 제1 표면에 투사된다.
- 단계(850)-광학 요소를 통한 제1 복수의 광 빔의 각 광 빔의 통과, 샘플 내로의 투과, 내부 패싯에서 일단 반사 및 샘플 밖으로 나가는(즉, 샘플로부터의 투과) 결과로서 복수의 제2 광 빔이 획득된다.
- 단계(860)-제2 복수의 광 빔이 감지된다(측정됨; 예를 들어 감광 컴포넌트(124)를 사용하여).
- 단계(870)-(적어도) 감지된 데이터(단계(860)에서 획득됨)에 기초하여, 내부 패싯 중 적어도 일부 사이의 병렬성으로부터의 적어도 하나의 편차가 계산된다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, "획득하다"라는 용어는 능동적 의미와 수동적 의미 모두로 사용될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 단계(850)에서 제2 복수의 광 빔은 단계(850)에서 구현된 임의의 동작의 결과가 아니라 오히려 단계(840)에서 제1 복수의 광 빔의 생성으로 인해 획득될 수 있다. 일반적으로, 단계는 방법을 구현하는 데 사용되는 사용자 또는 시스템에 의해 수행되는 능동 동작 및/또는 하나 이상의 이전 단계에서 수행된 하나 이상의 동작의 결과 또는 효과를 설명할 수 있다.
방법(800)은 샘플(10) 또는 샘플(60)과 같은 샘플의 내부 패싯 간의 평행성을 검증하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 방법(800)은 1차원 도파관의 내부 패싯 사이는 물론 2차원 도파관의 내부 패싯 사이의 평행성을 검증하기 위해 채용될 수 있다.
방법(800)은 시스템(100, 300, 600, 700) 중 어느 하나와 같은 광학 기반 시스템 또는 그와 유사한 시스템을 사용하여 구현될 수 있으며, 이는 각각의 설명에서 위에서 자세히 설명한 바와 같다.
일부 실시예에 따르면, 광학 요소(102) 또는 광학 요소(302)와 같은 단일 광학 요소가 사용된다. 일부 실시예에 따르면, 도 1a 내지 1e의 설명 및 도 3의 설명에서 위에서 설명된 바와 같고, 도 9의 설명에서 아래에서 설명되는 바와 같이 제2 복수의 광 빔은 광학 요소를 통한 광 빔의 재통과, 이어서 광학 요소를 통한 (제1) 통과 및 내부 패싯에서 일단 반사된 후에 획득된다. 일부 실시예에 따르면, 광학 요소는 프리즘(예를 들어, 삼각 프리즘)일 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 한 쌍의 광학 요소: 제1 광학 요소(예를 들어 FOE(602 또는 702))와 제2 광학 요소(예를 들어 SOE(682 또는 782))가 채용될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 도 6a 및 도 6b의 설명 및 도 7의 설명에서 위에서 설명된 바와 같고, 도 10의 설명에서 아래에서 설명되는 바와 같이 제2 복수의 광 빔은 제1 광학 요소를 통한 (단일) 광 빔의 통과, 샘플로의 투과 및 내부 패싯에서 일단의 반사, 및 제2 광학 요소를 통한 (단일) 통과 후에 획득된다. 일부 실시예에 따르면, 광학 요소 각각은 프리즘(예를 들어, 삼각 프리즘)일 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 단계(840)에서, 제1 복수의 광 빔은 시준되는 확장된 광 빔의 상보적인 부분을 구성한다. 일부 실시예에 따르면, 확장된 광 빔은 단색일 수 있다. 그러한 일부 실시예에 따르면, 확장된 광 빔은 레이저 빔일 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 내부 패싯은 차례로 연속적으로 검사된다. 이러한 일부 실시예에 따르면, 내부 패싯은 내부 패싯의 광 스팟을 하나의 내부 패싯으로 스캐닝함으로써 "연속적으로" 검사될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 내부 패싯은 한 번에 하나씩 검사(프로빙)된다. 보다 구체적으로, 일부 실시예에 따르면, 단계(840, 850, 860)는 N회 구현될 수 있으며, 여기서 N은 내부 패싯의 개수이고, 본질적으로 시스템(100)의 설명에서, 일부 실시예에 따르면, 시스템(300)의 설명에서, 또는 시스템(600)의 설명에서 설명한 바와 같이, 일부 실시예에 따라 그리고 시스템(700)의 설명에 따라 광은 내부 패싯 중 하나만에 충돌한다.
일부 실시예에 따르면, 이미지 센서가 제2 복수의 광 빔을 감지하기 위해 채용되는 경우(예를 들어, 카메라 및/또는 자동시준기가 사용되는 경우), 단계(870)는 이미지 인식 소프트웨어가 이미지 센서의 감광 표면 상의 제2 복수의 광 빔에 의해 형성된 스팟(예를 들어, 스팟(201), 스팟(401), 시스템(600)의 이미지 센서에 형성된 스팟, 또는 이미지 센서(724)에 형성된 스팟)을 식별하는 데 사용되는 초기 하위 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 초기 하위 단계는 각 스팟에 좌표를 할당하는 단계, 예를 들어 스팟의 중심 포인트를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 중심 포인트를 포인트의 강도에 의해 가중된 스팟을 구성하는 각 포인트의 좌표를 평균함으로써 결정될 수 있다.
내부 패싯이 한 번에 하나씩 검사되는 일부 실시예에 따르면, 단계(870)에서 인접한 내부 패싯 쌍 사이의 평행성으로부터의 편차가 계산된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 실시예에 따르면, 각각의 내부 패싯(기준 내부 패싯 제외)과 기준 내부 패싯(예를 들어, 최외각 패싯) 사이의 평행성으로부터의 편차가 계산된다. 일부 실시예에 따르면, 각 쌍의 내부 패싯 사이의 평행성으로부터의 편차가 계산된다. 일부 실시예에 따르면, 계산된 편차에 기초하여, 평행성으로부터의 평균 및/또는 최대 편차 중 하나 이상이 계산된다. 일부 실시예에 따르면, 피치 및/또는 롤의 평균 및/또는 최대 편차가 계산될 수 있다. 위에서 언급한 평행성으로부터의 다양한 편차가 계산될 수 있는 방법은 아래 도 9 및 도 10의 설명에서 자세히 설명된다.
일부 실시예에 따르면, 샘플의 내부 패싯을 계측하기 위한 광학 기반 방법이 제공된다. 이 방법은 샘플의 내부 패싯 간의 평행성을 검증하는 데 채용될 수 있다. 도 9는 일부 실시예에 따른 광학 기반 방법(900)의 흐름도를 나타낸다. 방법(900)은 다음을 포함할 수 있다:
- 단계(910)-검사될 샘플(예를 들어, 샘플(10))이 제공된다. 샘플은 굴절률 n s '를 갖는 광 투과성 기판과 기판에 내장된 2개 이상의 명목상 평행한 내부 패싯(예를 들어, 내부 패싯(14))을 포함한다. 내부 패싯 각각은 샘플의 외부 평평한 제1 표면 및 샘플의 외부 평평한 제2 표면에 대해 거의 수직으로 배향된다.
- 단계(920)-대략 n s '와 동일한(예를 들어, n s ' - 0.02보다 크고 n s ' + 0.02보다 작은) 굴절률을 갖는 광학 요소(예를 들어, 광학 요소(102) 또는 광학 요소(302))가 제공된다. 광학 요소는 외부의 평평한 제1 표면과, 광학 요소의 제1 표면의 반대편에 있고 이에 대해 예각 경사각으로 경사져 있는 외부의 평평한 제2 표면을 포함한다.
- 단계(930)-샘플과 광학 요소는 광학 요소의 제2 표면이 샘플의 제1 표면에 인접하도록 위치된다.
- 단계(940)-제1 복수의 광 빔("입사 광 빔"이라고도 함)은 광학 요소의 제1 표면에 거의 수직으로(예를 들어 수직 입사로부터 2° 이내로) 투사된다.
- 단계(950)-입사 광 빔의 각각이 광학 요소를 통과하고, 샘플로 투과되고, 샘플의 내부 패싯과 제2 표면에서 한 번 반사되고, 광학 요소를 통한 재통과의 결과로서
제2 복수의 광 빔("복귀 광 빔"이라고도 함)이 획득된다.
- 단계(960)-제2 복수의 광 빔이 감지된다(즉, 측정됨; 예를 들어 감광 컴포넌트(124)를 사용하여).
- 단계(970)-감지된 데이터(단계(960)에서 획득됨)에 (적어도) 기초하여, 내부 패싯 중 적어도 일부 사이의 병렬성으로부터의 적어도 하나의 편차가 계산된다.
방법(900)은 방법(800)의 특정 실시예에 대응한다. 방법(900)은 샘플(10)과 같은 샘플의 내부 패싯 사이의 평행성을 검증하기 위해 사용될 수 있다. 방법(900)은 도 1a 내지 도 5의 설명에서 전술한 바와 같이 시스템(100 및 300) 중 어느 하나와 같은 광학 기반 시스템 또는 이와 유사한 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 예를 들어 본질적으로 시스템(100)의 일부 실시예에 따른 시스템(100)의 설명 및 시스템(300)의 설명에서 위에서 설명한 바와 같이 자동시준기(예를 들어, 자동시준기(352))가 단계(940, 950, 960)를 구현하는 데 사용된다. 일부 실시예에 따르면, 자동시준기는 이미지 센서를 포함하고, 단계(960)에서 제2 복수의 광 빔은 이미지 센서에 의해 감지된다. 대안적으로, 일부 실시예에 따르면, 자동시준기는 시각적 자동시준기이고, 복귀 광 빔은 자동시준기의 접안렌즈 어셈블리를 사용하여 감지된다(접안렌즈를 통해 눈금이 매겨진 레티클(graduated reticle)을 봄으로써).
(i) 반사된 광 빔을 감지하기 위해 이미지 센서가 채용되고 (ii) 단계(970)는 이미지 인식 소프트웨어가 이미지 센서의 감광성 표면 상의 복귀 광 빔에 의해 형성된 스팟을 식별하는 데 사용되는 초기 하위 단계를 포함하고, (iii) 광학 요소의 제1 표면이 반사 코팅으로 코팅되지 않아, 추가 스팟(예를 들어, 스팟(211))이 이미지 센서의 감광성 표면에 형성될 수 있도록 하는(즉, 광학 요소의 제1 표면에서 직접 반사된 빛에 의해) 일부 실시예에 따르면, 이미지 인식 소프트웨어는 추가 스팟을 복귀된 광 빔에 의해 형성된 스팟과 구별하도록 추가로 구성될 수 있다.
복귀 광 빔의 각각은 각각의 특정 내부 패싯으로 역추적될 수 있는(예를 들어, 내부 패싯을 한 번에 하나씩 검사함으로써) 일부 실시예에 따르면, i번째 내부 패싯과 j번째 내부 패싯 사이의 피치 의 편차는 관계식 및 을 사용하여 계산될 수 있다. 유사하게, i번째 내부 패싯과 j번째 내부 패싯 사이의 롤 의 편차는 관계식 및 을 사용하여 계산될 수 있다. f 1 은 복귀 광 빔을 감지하기 위해 사용된 감광 구성 요소에 복귀 광 빔을 포커싱하는 데 사용되는 초점 렌즈 또는 초점 렌즈 어셈블리의 초점 거리이다. x i 및 x j 는 각각 i번째 복귀 광 빔과 j번째 복귀 광 빔의 x 좌표로 결정된다(예를 들어, 이미지 센서에 형성된 스팟의 중심 포인트의 수평 좌표). y i 및 y j 는 각각 i번째 복귀 광 빔과 j번째 복귀 광 빔의 y좌표로 결정된다(예를 들어, 이미지 센서에 형성된 스팟의 중심 포인트의 수직 좌표). (적절한 좌표계 선택을 통해 피치의 기울기와 롤의 기울기가 분리되어 피치는 스팟의 x 좌표 값에만 영향을 주고 롤은 스팟의 y 좌표 값에만 영향을 미친다.)
j번째 내부 패싯에 대한 i번째 내부 패싯의 평행성으로부터의 방사상 편차 는 관계식 및 을 사용하여 계산할 수 있다.
평행성으로부터의 편차가 충분히 작은 일부 실시예에 따르면, 작은 각도 근사치가 채용될 수 있다. 당업자에게 명백한 것처럼, 작은 각도 근사치 하에서(라디안으로 작업할 때) 및 이다.
일부 실시예에 따르면, 스팟의 좌표의 결정은 관련된 불확실성을 계산하는 것을 포함할 수 있으며, 이에 기초하여 내부 패싯 쌍 사이의 평행성으로부터의 편차의 불확실성을 포함할 수 있다.
내부 패싯이 한 번에 하나씩 검사되지 않아서(예를 들어, 모든 내부 패싯이 동시에 검사됨) 복귀 광 빔의 결정된 좌표(예를 들어, 이미지 센서에 형성된 점의 중심점)가 일반적으로 내부 패싯 중 하나에 기인하지 않도록 하는(적어도 추가 데이터가 없으면) 일부 실시예에 따르면, 단계(970)에서는 평행성으로부터의 평균 방사상 편차(즉, 편차의 평균 크기) 및/또는 평행성으로부터의 최대 방사상 편차(즉, 편차의 크기)가 계산된다. 일부 실시예에 따르면, 복귀 광 빔 쌍 사이의 각도 편차가 먼저 계산될 수 있다. 보다 구체적으로, 평행성으로부터의 평균 방사형 편차는 관계식 및 을 사용하여 획득되어, 을 계산할 수 있다. 여기서 은 l번째 스팟을 유도하는 광 빔과 m번째 스팟을 유도하는 광 빔 사이의 각도 편차의 크기이다. 은 l번째 스팟을 유도하는 광 빔이 반사되는 내부 패싯과 m번째 스팟을 유도하는 광 빔이 반사되는 내부 패싯 사이의 편차(즉, 방사상 편차)의 크기이다. M은 (상이한) 내부 패싯 쌍의 수이다. 평행성으로부터의 최대 방사상 편차는 을 계산하여 획득될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 복귀 광 빔과 광학 요소의 제1 표면에서 직접 반사된 광을 구별할 필요를 없애기 위해, 광학 요소의 제1 표면은 반사 방지 코팅으로 코팅될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 실시예에 따르면, 입사 광 빔은 광학 요소의 제1 표면에 대한 법선에 대해 각도 만큼 약간 기울어질 수 있다. 은 시스템(100)의 설명에서 위에서 설명된 바와 같이, 복귀 광 빔이 광학 요소의 제1 표면에서 직접 반사된 광과 구별될 수 있도록 충분히 크게 선택된다. 일부 실시예에 따르면, , 또는 심지어 이다. 각 가능성은 서로 다른 실시예에 대응한다.
일부 실시예에 따르면, 특히 샘플의 제1 표면 및/또는 광학 요소의 제1 표면이 충분히 연마되지 않고 및/또는 충분한 정밀도로 정렬될 수 없는 실시예, 분산을 제거하거나 적어도 완화하기 위해, (샘플의) 기판과 거의 동일한 굴절률(예를 들어, n s ' - 0.02보다 크고 n s ' + 0.02보다 작음)을 갖는 형상 순응 인터페이스가 시스템(100)의 설명에서 위에서 설명한 바와 같이 광학 요소와 샘플 사이에 위치할 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 샘플의 내부 패싯을 계측하기 위한 광학 기반 방법이 제공됩니다. 이 방법은 샘플의 내부 패싯 간의 평행성을 검증하는 데 사용될 수 있다. 도 10은 일부 실시예에 따른 광학 기반 방법(1000)의 흐름도를 나타낸다. 방법(1000)은 다음을 포함할 수 있다:
- 단계(1010)-검사될 샘플(예를 들어, 샘플(60))이 제공된다. 샘플은 굴절률 n s ''를 갖는 광 투과성 기판과 기판에 내장된 2개 이상의 명목상 평행한 내부 패싯(예를 들어, 내부 패싯(64))을 포함한다. 내부 패싯 각각은 샘플의 외부의 평평한 제1 표면 및 샘플의 외부의 평평한 제2 표면에 대해 거의 수직으로 배향된다.
- 단계(1020)-제1 광학 요소(FOE; 예를 들어 FOE(602) 또는 FOE(702)) 및 제2 광학 요소(SOE; 예를 들어 SOE(682) 또는 SOE(782))가 제공된다. FOE 및 SOE 각각은 n s "와 대략 동일한(예를 들어 n s " - 0.02보다 크고 n s " + 0.02보다 작음) 개별의 굴절률을 갖는다. FOE는 외부의 평평한 제1 표면과, FOE의 제1 표면과 반대편에 있고 이에 대해 예각 경사각으로 기울어져 있는 외부의 평평한 제2 표면을 포함한다. SOE는 외부의 평평한 제1 표면과, SOE의 제1 표면과 반대편에 있고 이에 대해 대략 경사각으로(FOE의 제11 표면에 대한 FOE의 제2 표면의). 경사진 외부의 평평한 제2 표면을 포함한다
- 단계(1030)-샘플, FOE 및 SOE는 샘플이 FOE와 SOE 사이에 배치되도록 위치되며, FOE의 제2 표면과 SOE의 제2 표면은 각각 샘플의 제1 표면과 샘플의 제2 표면에 인접해 있다.
- 단계(1040)-복수의 입사 광 빔은 FOE의 제1 표면에 대략 수직으로(예를 들어 수직 입사로부터 1°, 1.5°, 또는 심지어 2° 이내로) 투사된다.
- 단계(1050)-FOE를 통한 입사 광 빔의 통과, 샘플로의 투과, 내부 패싯에서 한 번 반사, SOE로의 투과 및 SOE 밖으로 출사에 의해(예를 들어, SOE에서 굴절) 제2 복수의 광 빔("출사 광 빔"이라고도 함)이 획득된다.
- 단계(1060)-제2 복수의 광 빔이 감지된다(즉, 측정됨; 예를 들어 감광 컴포넌트(624) 또는 이미지 센서(724)를 사용하여).
- 단계(1070)-감지된 데이터를 기반으로 내부 패싯 중 적어도 일부 사이의 병렬성으로부터 적어도 하나의 편차가 계산된다.
방법(1000)은 방법(800)의 특정 실시예에 대응한다. 방법(1000)은 샘플(60)과 같은 샘플의 내부 패싯 간의 평행성을 검증하기 위해 사용될 수 있다. 방법(1000)은 도 6a 내지 7의 설명에서 전술한 바와 같이 시스템(600 및 700) 중 어느 하나와 같은 광학 기반 시스템 또는 이와 유사한 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.
SOE에서 나가는 각각의 광 빔이 샘플의 특정 내부 패싯으로 역추적될 수 있는(예를 들어, 내부 패싯을 한 번에 하나씩 검사함으로써) 일부 실시예에 따르면, i번째 내부 패싯과 j번째 내부 패싯 사이의 피치 의 편차는 관계식 및 을 사용하여 계산될 수 있다. 유사하게, i번째 내부 패싯과 j번째 내부 패싯 사이의 롤 의 편차는 관계식 및 을 사용하여 계산될 수 있다. f 2 는 출사 광 빔을 감지하는 데 사용되는 감광 구성 요소에서 출사 광 빔을 포커싱하는 데 사용되는 초점 렌즈 또는 초점 렌즈 어셈블리의 초점 거리이다. x' i 및 x' j 는 각각 i번째 출사 광 빔과 j번째 출사 광 빔의 x 좌표로 결정된다(예를 들어, 이미지 센서에 형성된 스팟의 수평 좌표). y' i 및 y' j 는 각각 i번째 출사 광 빔과 j번째 출사 광 빔의 y좌표로 결정된다(예를 들어, 이미지 센서에 형성된 스팟의 수직 좌표). (여기서 좌표계는 방법(900)의 설명에서 위에서 설명한 것처럼 피치의 기울기와 롤의 기울기가 분리되는 방식으로 암시적으로 가정된다.)
일부 실시예에 따르면, 스팟 좌표의 결정은 관련된 불확실성을 계산하는 것을 포함할 수 있으며, 이에 기초하여 내부 패싯 쌍 사이의 평행성 편차의 불확실성을 포함할 수 있다.
내부 패싯이 한 번에 하나씩 검사되지 않으므로, 출사 광 빔의 결정된 좌표(예를 들어, 이미지 센서에 형성된 스팟의 중심 포인트)가 일반적으로 내부 패싯 중 하나에 기인하지 않는 일부 실시예에 따르면, 단계(1070)에서, 평행성으로부터의 평균 방사상 편차 및/또는 평행성으로부터의 최대 방사상 편차가 계산된다. 일부 실시예에 따르면, 출사 광 빔의 쌍 사이의 각도 편차가 먼저 계산될 수 있다. 보다 구체적으로, 평행성으로부터의 평균 방사형 편차는 관계식 및 을 사용하여 획득되어, 을 계산할 수 있다. 여기서 은 l번째 스팟을 유도하는 광 빔과 m번째 스팟을 유도하는 광 빔 사이의 각도 편차의 크기이다. 은 l번째 스팟을 유도하는 광 빔이 반사되는 내부 패싯과 m번째 스팟을 유도하는 광 빔이 반사되는 내부 패싯 사이의 편차(즉, 반경 방향 편차)의 크기이다. M'은 (상이한) 내부 패싯 쌍의 수이다. 평행성으로부터의 최대 방사상 편차는 을 계산하여 획득될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 특히 샘플의 제1 및 제2 표면 및/또는 FOE의 제2 표면 및 SOE의 제2 표면이 충분히 연마되지 않고 및/또는 충분한 정밀도로 정렬될 수 없는 실시예에 따르면, 분산을 제거하거나 적어도 완화하기 위해, (샘플의) 기판과 거의 동일한(예를 들어, n s '' - 0.02보다 크고 n s '' + 0.02보다 작은) 굴절률을 갖는 형상 순응 인터페이스는 시스템(600)의 설명에서 위에서 설명한 바와 같이, FOE와 샘플, 그리고 SOE와 샘플 사이에 위치할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "측정" 및 "감지"는 상호교환적으로 사용된다. 유사하게, "감지된 데이터" 및 "측정 데이터"(또는 "측정된 데이터")라는 용어는 같은 의미로 사용된다.
명확성을 위해 별도의 실시예와 관련하여 설명된 본 개시의 특정 피쳐는 단일 실시예에서 조합하여 제공될 수도 있다는 것이 이해된다. 반대로, 간략화를 위해 단일 실시예의 맥락에서 설명된 본 개시의 다양한 피쳐는 또한 개별적으로 또는 임의의 적절한 하위 조합으로 또는 본 개시의 임의의 다른 설명된 실시예에 적합한 대로 제공될 수 있다. 실시예의 맥락에서 설명된 어떠한 피쳐도 명시적으로 명시되지 않는 한 해당 실시예의 필수 피쳐로 간주되어서는 안 된다.
일부 실시예에 따른 방법의 단계는 특정 순서로 설명될 수 있지만, 본 개시의 방법은 설명된 단계 중 일부 또는 전부가 다른 순서로 수행 및/또는 발생하는 것을 포함할 수 있다. 본 개시의 방법은 설명된 단계 중 일부 또는 설명된 단계 모두를 포함할 수 있다. 개시된 방법의 특정 단계는 명시적으로 명시되지 않는 한 해당 방법의 필수 단계로 간주되지 않는다.
본 개시는 특정 실시예와 관련하여 설명되지만, 당업자에게 명백한 수 많은 대안, 수정 및 변형이 존재할 수 있다는 것이 명백하다. 따라서, 본 개시는 첨부된 청구범위의 범위 내에 속하는 모든 대안, 수정 및 변형을 포함한다. 본 개시는 그 적용이 본 명세서에 설명된 컴포넌트 및/또는 방법의 구성 및 배열의 세부 사항에 반드시 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 다른 실시예가 실시될 수 있으며, 실시예는 다양한 방식으로 수행될 수 있다.
본 문서에 사용된 어법 및 용어는 설명을 위한 것이며 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다. 본 출원에서 참고문헌의 인용 또는 식별은 해당 참고문헌이 본 개시에 대한 선행 기술로 이용 가능하다는 것을 인정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 섹션 표제는 명세서의 이해를 용이하게 하기 위해 본 명세서에서 사용되었으며 반드시 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (32)

  1. 굴절률이 n s 인 기판 및 상기 기판에 내장되어 있으며 명목상 평행하고 샘플의 외부의 평평한 제1 표면에 대해 거의 수직인 2개 이상의 내부 패싯들을 갖는 상기 샘플의 계측용 광학 기반 시스템에 있어서, 상기 시스템은 제1 광학 요소(FOE)와 광원, 광학 장비 및 감광 컴포넌트를 포함하는 광학 장치(optical setup)를 포함하며;
    상기 FOE는 대략 n s 와 동일한 굴절률을 가지며 외부의 평평한 제1 표면과 상기 FOE의 상기 제1 표면의 반대편에 있고 그에 대해 예각의 제1 경사각으로 기울어져 있는 외부의 평평한 제2 표면을 포함하고,
    상기 광학 장치는, 상기 FOE의 상기 제2 표면이 상기 샘플의 상기 제1 표면에 인접하고, 그렇게 배치되면, 상기 광원에 의해 생성가능한 제1 복수의 광 빔들이 거의 수직으로 상기 FOE의 상기 제1 표면에 충돌하게 되도록, 상기 샘플 및/또는 상기 FOE의 위치설정을 가능하게 하도록 구성되고;
    상기 FOE는 상기 FOE를 통한 상기 제1 복수의 광 빔들의 통과, 상기 샘플 내로의 투과 및 상기 내부 패싯에서 일단 반사된 후 상기 샘플을 나가는 제2 복수의 광 빔들을 상기 감광 컴포넌트 상에 포커싱하여, 상기 제2 복수의 광 빔들 사이의 각도 편차들의 측정을 가능하게 하도록 더 구성되고; 및
    상기 제2 복수의 광 빔들 사이의 상기 각도 편차들은 상기 내부 패싯들 사이의 평행성(parallelism)으로부터의 편차를 나타내는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광학 장비는 상기 광원에 의해 생성된 광 빔들을 시준하여 상기 제1 복수의 광 빔들을 준비하도록 구성된 시준 렌즈(collimating lens) 또는 시준 렌즈 어셈블리를 포함하고; 및/또는
    상기 광학 장비는 상기 제2 복수의 광 빔들을 상기 감광 컴포넌트 상에 포커싱하도록 구성된 초점 렌즈(focusing lens) 또는 초점 렌즈 어셈블리를 포함하는, 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광원은 레이저 소스인, 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 감광 컴포넌트는 상기 제2 복수의 광 빔들을 감지하도록 구성된 이미지 센서를 포함하고; 및/또는
    상기 감광 컴포넌트는 접안렌즈 어셈블리(eyepiece assembly)를 포함하는, 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 광학 장치는 상기 샘플의 상기 제1 표면 상의 제1 영역이 상기 FOE의 상기 제2 표면과 완전히 접촉되도록, 상기 샘플과 상기 FOE의 위치설정을 가능하게 하도록 구성되고, 상기 제1 영역은 상기 내부 패싯들을 포함하는 상기 샘플의 섹션에 의해 정의되는, 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 샘플은 1차원 반사 도파관(reflective waveguide) 또는 2차원 반사 도파관인, 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 FOE는 프리즘인, 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 광학 장치는 상기 내부 패싯들을 한 번에 하나씩 검사할 수 있도록 구성된 병진이동 가능한(translatable) 슬릿 또는 천공된 광학 마스크 및/또는 복수의 셔터(shutter)들을 더 포함하는, 시스템.
  9. 제4항에 있어서, 상기 감지된 데이터는 상기 이미지 센서 상의 상기 제2 복수의 광 빔들에 의해 개별적으로 유도된 스팟(spot)들을 구성하는 픽셀들의 측정된 강도를 포함하는, 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 감지된 데이터에 기초하여 상기 내부 패싯들 사이의 병렬성으로부터의 상기 편차를 계산하도록 구성된 계산 모듈(computational module)을 더 포함하는, 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 평행성으로부터의 편차를 계산하는 것의 일부로서, 상기 계산 모듈은 상기 감지된 데이터에 기초하여 상기 제2 복수의 광 빔들 사이의 상기 각도 편차들을 계산하도록 구성되는, 시스템.
  12. 제10항에 있어서, 상기 계산 모듈은 수량 및/또는 를 계산하도록 구성되고, 는 와 동일하며, 는 또는 와 동일하고, , 는 이미지 센서의 i번째와 j번째 스팟의 위치들을 지정하는 2차원 벡터들의 세트이고, N은 상기 내부 패싯들의 수이고, 이고, 및 f는 상기 이미지 센서 상에 복귀 광 빔들을 포커싱하도록 구성된 초점 렌즈 또는 초점 렌즈 어셈블리의 초점 거리인, 시스템.
  13. 제10항에 있어서, 상기 광학 장치는 상기 내부 패싯들을 한 번에 하나씩 검사할 수 있도록 구성된 병진이동 가능한 슬릿 또는 천공된 광학 마스크 및/또는 복수의 셔터들을 더 포함하고, 상기 계산 모듈은 상기 2개 이상의 내부 패싯들로부터의 내부 패싯들의 쌍들 사이의 병렬성으로부터의 편차들을 계산하도록 구성되는, 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 내부 패싯들의 쌍들 사이의 평행성으로부터의 상기 편차들의 계산은 상기 내부 패싯들의 쌍들의 각각의 상기 내부 패싯들 사이의 피치 및/또는 롤 의 편차들의 계산을 포함하고, 상기 인덱스들 i와 j는 별개의 내부 패싯 쌍들에 걸쳐 있고, 및 은 상기 내부 패싯들의 i번째와 j번째 사이에서 개별의 피치와 롤의 편차들인, 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 및 상기 은 각각 및 를 통해 계산되고, 는 i번째 내부 패싯으로부터의 반사에 의해 유도된, 상기 제2 복수의 광 빔들의 i번째와 j번째 내부 패싯으로부터의 반사에 의해 유도된, 상기 제2 복수의 광 빔들의 j번째 사이의 피치의 편차이고, 은 상기 제2 복수의 광 빔들의 i번째와 상기 제2 복수의 광 빔들의 j번째 사이의 롤의 편차이고, 은 상기 제2 복수의 광 빔들에 의해 유도된 상기 이미지 센서 상의 상기 스팟들의 위치들을 지정하는 2차원 벡터들의 세트이고, 인덱스 k는 상기 광 빔을 라벨링하고, N은 상기 내부 패싯들의 수이고, f는 상기 제2 복수의 광 빔들을 상기 이미지 센서 상에 포커싱하도록 구성된 초점 렌즈 또는 초점 렌즈 어셈블리의 초점 거리인, 시스템.
  16. 제1항에 있어서, 상기 광학 장치는 상기 샘플의 상기 제1 표면 상의 제1 영역이 상기 FOE의 상기 제2 표면과 완전히 접촉되도록 상기 샘플 및/또는 상기 FOE의 위치설정을 가능하게 하도록 구성되고, 상기 제1 영역은 상기 내부 패싯들을 포함하는 상기 샘플의 섹션에 의해 정의되는, 시스템.
  17. 제1항에 있어서, 상기 FOE의 상기 제1 표면은 반사 방지 코팅(anti-reflective coating)으로 코팅되는, 시스템.
  18. 제1항에 있어서, 상기 광학 장치는 상기 제1 복수의 광 빔들을 생성하고 상기 제2 복수의 광 빔들을 상기 감광 컴포넌트 상에 포커싱하도록 구성된 자동시준기를 포함하는, 시스템.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 복수의 광 빔들은 상기 샘플의 상기 제1 표면을 통해 그리고 상기 FOE를 통해 상기 샘플로부터 복귀된 광 빔들을 포함하는, 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 샘플은 상기 샘플의 상기 제1 표면의 반대편에 있는 외부의 편평한 제2 표면을 포함하며, 상기 샘플의 상기 제1 표면을 통해 상기 샘플에서 나가기 전에, 상기 복귀 광 빔들은 상기 샘플의 상기 제2 표면에서 반사되는, 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 상기 샘플의 상기 내부 패싯들은 상기 샘플의 상기 제1 표면에 수직이고, 상기 샘플의 상기 제2 표면은 상기 샘플의 상기 제1 표면에 평행한, 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 상기 샘플의 인접한 내부 패싯들은 일정한 간격으로 이격되어 있으며 상기 제1 경사각은 약 (90° - arctan(2d 1 /d 2 ))과 같고, d 1 은 상기 샘플의 상기 제1 표면과 상기 샘플의 상기 제2 표면 사이의 거리이고, d 2 는 상기 샘플의 인접한 내부 패싯들 사이의 거리인, 시스템.
  23. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샘플은 상기 샘플의 상기 제1 표면의 반대편에 있는 외부의 평평한 제2 표면을 포함하며, 상기 제2 복수의 광 빔들은 상기 샘플의 상기 제2 표면을 통해 상기 샘플에서 나가는 광 빔들을 포함하는, 시스템.
  24. 제23항에 있어서, 굴절률이 대략 n s 이고 외부의 평평한 제1 표면과 상기 SOE의 상기 제1 표면의 반대편에 있고 그에 대해 예각의 제2 경사각으로 기울어져 있는 외부의 평평한 제2 표면을 포함하는 제2 광학 요소(SOE)를 더 포함하고; 및
    상기 광학 장치는 상기 SOE의 상기 제2 표면이 상기 샘플의 상기 제2 표면에 인접하도록 상기 샘플 및/또는 상기 SOE의 위치설정을 가능하게 하도록 더 구성되는, 시스템.
  25. 제24항에 있어서, 상기 제2 복수의 광 빔들은 상기 샘플의 제2 표면을 통해 상기 샘플 밖으로 나가고, 상기 SOE로 투과된 후 상기 SOE의 상기 제1 표면을 통해 상기 SOE를 나가는 광 빔들을 포함하는, 시스템.
  26. 제25항에 있어서, 상기 광학 장치는, 상기 샘플의 상기 제1 표면 상의 제1 영역이 상기 FOE의 상기 제2 표면과 완전히 접촉하고, 상기 제1 영역의 반대편에 있는 상기 샘플의 제2 영역이 상기 SOE의 상기 제2 표면과 완전히 접촉하도록, 상기 샘플 및/또는 상기 SOE의 위치설정을 가능하게 하도록 더 구성되고, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 상기 내부 패싯들을 포함하는 상기 샘플의 섹션에 의해 정의되는, 시스템.
  27. 제26항에 있어서, 상기 샘플의 상기 내부 패싯들은 상기 샘플의 상기 제1 표면에 수직이고, 상기 샘플의 상기 제2 표면은 상기 샘플의 상기 제1 표면에 평행한, 시스템.
  28. 제27항에 있어서, 상기 제2 복수의 광 빔들의 각각이 대략 상기 SOE의 상기 제1 표면에 대해 수직으로 상기 SOE를 나가도록 상기 제2 경사각은 상기 제1 경사각과 대략 동일한, 시스템.
  29. 제28항에 있어서, 상기 샘플의 인접한 내부 패싯들은 일정한 간격으로 이격되어 있고, 상기 제1 경사각과 상기 제2 경사각의 각각은 약 (90° - arctan(d 1 /d 2 ))과 같고, d 1 은 상기 샘플의 상기 제1 표면과 상기 샘플의 상기 제2 표면 사이의 거리이고, d 2 는 상기 샘플의 인접한 내부 패싯들 사이의 거리인, 시스템.
  30. 제24항에 있어서, 상기 SOE는 프리즘인, 시스템.
  31. 제24항에 있어서, 상기 FOE의 상기 제1 표면과 상기 SOE의 상기 제1 표면은 반사 방지 코팅으로 코팅되는, 시스템.
  32. 샘플의 내부 패싯들 사이의 평행성을 검증하기 위한 광학 기반 방법에 있어서, 상기 방법은:
    굴절률 n s 를 갖는 광 투과성 기판, 및 상기 기판에 내장되고 상기 샘플의 외부의 평평한 제1 표면에 명목상 평행하고 대략 수직인 2개 이상의 내부 패싯들을 포함하는 상기 샘플을 제공하는 단계;
    대략 n s 와 동일한 굴절률을 갖는 제1 광학 요소(FOE)를 제공하는 단계-여기서, 상기 FOE는 외부의 평평한 제1 표면과, 상기 FOE의 상기 제1 표면의 반대편에 있고 이에 대해 예각의 제1 경사각으로 기울어져 있는 외부의 평평한 제2 표면을 포함함-;
    상기 FOE의 상기 제2 표면이 상기 샘플의 상기 제1 표면에 인접하도록 상기 샘플과 상기 FOE를 위치시키는 단계;
    상기 FOE의 상기 제1 표면에 대략 수직 방향으로 제1 복수의 광 빔들을 투사하는 단계;
    상기 FOE를 통한 상기 제1 복수의 광 빔들의 각각의 통과, 상기 샘플 내로의 투과 및 상기 내부 패싯들에서 일단 반사된 후 상기 샘플 밖으로 나가는 제2 복수의 광 빔들을 획득하는 단계;
    상기 제2 복수의 광 빔들을 감지하는 단계; 및
    상기 감지된 데이터를 기초로, 상기 내부 패싯들 중 적어도 일부 사이의 병렬성으로부터 적어도 하나의 편차를 계산하는 단계를 포함하는, 방법.
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