당사는 장비 및 기기 설계자를 지원하기 위해 광범위한 대물렌즈와 기타 광학 부품을 현미경 기반 이미징 시스템 제조업체에 공급합니다. 이러한 컴포넌트는 엔지니어가 고품질 광학 검사 장비를 쉽고 효율적으로 설계하는 데 도움이 됩니다.

설계 프로젝트의 필수 컴포넌트로는 능동식 자동 초점 기술이 있습니다. 현미경의 전동 Z-메커니즘, 조명 시스템, 대물렌즈 및/또는 디지털 카메라와 결합할 때 자동으로 초점을 맞춰주는 컴포넌트입니다. 이 기기는 능동적으로 샘플에 초점을 맞추기 때문에 광학 검사 시스템 설계에 많은 이점이 있습니다.

이 게시물에서는 능동식 자동 초점을 자세히 탐구하고, 다른 방법과 비교해 보며, 반도체 검사와 같은 광학 검사 장비 설계에 대한 주요 이점을 알아봅니다.

현미경 자동 초점 방식 비교: 능동식 대 수동식

일반적으로 자동 초점 시스템에는 두 가지 유형이 있습니다.

• 능동식 시스템은 전용 자동 초점 광원의 빛을 표본에 비추고 되돌아온 빛을 바탕으로 초점을 맞춥니다. 이 기술은 평면 패널 및 베어 웨이퍼 검사 시스템처럼 샘플의 대비가 부족한 고급 검사 시스템을 위한 것입니다. 능동식 자동 초점 기술의 종류는 다양합니다. 동공 분할 시스템을 사용하면 초기 초점면의 위아래로 표본을 옮기지 않고도 초점 방향을 감지할 수 있으므로 초점을 빠르고 쉽게 추적할 수 있습니다. 단일 지점의 자동 초점 시스템에서 초점 지점은 샘플 표면의 시야 중앙에 있습니다.
• 수동식 시스템은 관찰된 이미지를 이용하여 초점을 맞춥니다. 이 기술(그림 1)은 이미지 대비 방식이라고 주로 부릅니다. 수동적 방식에서는 초점 방향을 알아내기 어려우므로 Z-스테이지를 위아래로 움직여야 샘플 대비의 증감을 감지할 수 있습니다. 이렇게 하면 초점 속도가 느려지고 초점을 추적하기 어려워집니다. 한편으로는 비교적 저렴하다는 장점이 있습니다.

_{그림 1. 수동식 자동 초점의 도식}

다중 지점 시스템으로 능동식 자동 초점 개발하기

반도체 설계가 복잡해지거나 소형화되면서 현미경 검사 중에 새로운 자동 초점 문제가 나타났습니다. 배선 패턴이 더 미세하고 계단 구조는 더 복잡합니다.

이러한 자동 초점의 문제(그림 2)는 다음과 같습니다.

• 샘플이 약간 옆으로 이동하면 계단의 상단과 하단 사이 초점 위치가 불안정하게 움직임
• 계단 끝에서 자동 초점 광의 산란으로 인해 초점 오차 신호의 신호 대 잡음비(SNR)가 악화됨

_{그림 2. 반도체 샘플에서 초점이 불안정한 원인: (왼쪽) 초점 위치의 변화 및 (오른쪽) 계단 가장자리에서의 산란.}

이러한 문제를 해결하기 위해, 당사는 다중 초점 감지 지점을 사용하는 능동식 자동 초점 시스템을 개발했습니다(그림 3, 오른쪽). 또한 자동 초점 광학계 릴레이 렌즈의 광축을 옮겨 초점 위치를 원하는 관찰 위치로 오프셋하는 기능을 추가했습니다. 이로 인해 불안정한 초점 문제가 사라졌습니다(그림 4 및 5).

_{그림 3. 샘플 표면의 초점 감지 지점 비교: (왼쪽) 단일 지점 자동 초점 시스템, (오른쪽) 다중 지점 자동 초점 시스템.}

자동 초점 기술은 더 큰 광학 검사 장비에 통합하기 위한 컴포넌트로 제공될 수 있습니다. 이는 주로 반도체 검사 장비로 사용됩니다.

_{그림 4. 초점 위치 오프셋 기능.}

_{그림 5. 계단형 샘플의 측면 정렬 불량에 대한 초점 안정성 비교(밝은 점은 초점이 맞는 감지 지점을 나타냄).}

능동식 자동 초점 제품이나 현미경 설계에 통합할 고품질 광학 컴포넌트에 대해 자세히 알아보려면 www.olympus-lifescience.com/oem-components에 문의하십시오.