자동초점 시스템의 원리는 어떻게 되나요?

[자동초점 시스템(AFM)의 구성

 

자동초점 시스템의 구성은 아래의 그림처럼 자동초점 센서, 자동초점 스테이지, 자동초점 제어기까지 총 세가지로 구성됩니다. 자동초점 센서 (AFS, Autofocus Sensor)에서 측정한 높이를 자동초점 제어기(AFCB, Autofocus Control Box)를 통해 계산 알고리즘을 거치고, 자동초점 스테이지(AFA, Autofocus Actuator)가 광학계를 움직이는 것이죠.

 

 

[자동초점 센서(Autofocus Sensor)]

 

이 중에서 높이를 측정하는 자동초점 센서에 대해 알아보죠! 3D 시간에 레이저 삼각법에 대해 배웠었죠? 한번 더 정리를 하자면 레이저 삼각법은 높이 측정을 위해 여러 분야에서 사용하고 있는 방법인데요. 레이저로 비스듬하게 입사한 빛이 시료에 맞고 센서의 다른 위치에서 맺히게 됩니다. 레이저의 각도와 센서의 위치를 이미 알고 있기 때문에 우리는 높이 차이를 측정할 수 있는 것이지요. 입사 각도를 이용한 삼각함수로 높이를 계산하기 때문에 ‘삼각법’이라는 용어를 사용합니다. 말로 설명하기보다는 그림으로 이해하는 것이 더 와닿을 것 같네요. 다음 그림을 보고 ‘높이를 구별할 수 있겠구나’만 인지하면 좋겠습니다.

그렇다면 자동초점 센서가 레이저 삼각법 방식으로 높이를 측정한다는 걸까요?

맞는 말이지만, AFS는 조금 달라요. 순수한 레이저 삼각법만 이용하면 기울기가 있는 시료에서는 높이가 다르게 측정됩니다.

극단적인 상황을 가정해 보자면, 높이는 같은데 기울기가 다른 패턴들이 중간중간 있으면 높이가 들쭉날쭉 한 것처럼 측정되겠죠? 그런 상황이라면 자동초점 스테이지는 심도 범위보다 훨씬 큰 차이로 요동치게 될 것입니다.

 

그럼 자동초점 센서는 어떤 방법으로 이 문제를 해결했을까요?

광학적으로 센서에 결상하는 방법을 사용하는데요. 표면을 결상할 수 있는 렌즈를 센서 앞에 두는 것이 해결책입니다.

그래서 센서에서 획득한 데이터의 좌우가 바뀌게 되죠.

실제로 자동초점 시스템을 구동할 때 자주 관찰하게 되는 데이터도 LID커브입니다. 피크의 위치로 높이 변화를 알 수도 있고 피크의 개 수로 시료의 레이어 개수를 추측할 수도 있는 것이지요.

 

다음은 ‘Off-set 기능’ 과 ‘Peak selection 기능’에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

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필진 소개

 

정세진, Jason 앤비젼 광학모듈 엔지니어 복잡한 광학 모듈도 예시를 통해 쉽게 설명해주는 전문가