KR101547459B1 - 위상 축소 이미징 시스템 및 이를 이용한 이미징 방법 - Google Patents

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KR101547459B1 KR1020140050524A KR20140050524A KR101547459B1 KR 101547459 B1 KR101547459 B1 KR 101547459B1 KR 1020140050524 A KR1020140050524 A KR 1020140050524A KR 20140050524 A KR20140050524 A KR 20140050524A KR 101547459 B1 KR101547459 B1 KR 101547459B1
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 위상 축소 이미징 시스템은 레이저 광원의 광을 조사(照射)하는 광원 조사부; 상기 레이저 광원의 광을 회절 및 간섭하는 회절 간섭부; 시료를 거치하고 상기 회절 간섭부를 거친 광이 조사되는 거치부; 상기 시료에서 도출된 광을 변조하는 광변조부; 상기 광변조부를 거친 광 정보를 이미지로 촬상하는 촬상부; 및 상기 광원 조사부, 상기 거치부 및 상기 촬상부에 연결된 연산제어부;를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 위상 축소 이미징 시스템 및 이를 이용한 이미징 방법은 특별한 광학 부품 없이도 위상 접힘 현상을 방지하고, 레이저 광원의 광 파장보다 큰 측정 시료의 위상을 축소시켜 획득된 단일 이미지에서 실시간으로 정량적인 위상정보를 추출할 수 있는 효과가 있다.

Description

위상 축소 이미징 시스템 및 이를 이용한 이미징 방법{PHASE REDUCTION IMAGING SYSTEM AND IMAGING METHOD OF USING THE SAME}
본 발명은 위상 축소 이미징 시스템 및 이를 이용한 이미징 방법에 관한 것으로, 특히 위상 접힘(wrapping) 현상을 방지하고 파장보다 큰 시료의 위상을 축소시켜 획득된 단일 이미지에서 실시간으로 정량적인(quantitative) 위상정보를 추출하는 위상 축소 이미징 시스템 및 이를 이용한 이미징 방법에 관한 것이다.
초정밀 구조를 갖는 반도체칩 또는 전자부품의 표면평가기술의 요구가 증대되고 있다. 여러 표면평가 방법 중 광위상 간섭계(Phase measuning interferometry)는 장비구성이 간단하고 비접촉식으로 빠른 시간 내에 3차원 측정, 다양한 영상처리 및 표면평가가 가능하기 때문에, 반도체칩 또는 전자부품의 표면평가에 널리 사용되고 있다.
광위상 간섭계의 기본개념은 1900년도 초기에 이미 정립되어 유럽, 미국등지의 광학제품 공장에서 렌즈, 거울 등의 표면평가를 널리 사용되었으나, 현재에는 레이저(Laser) 및 컴퓨터 기술의 발달과 여러 측정알고리즘의 연구로서 위에 언급한 표면평가에 매우 유용한 측정장비로 쓰이고 있다.
종래의 광위상 간섭계의 기본구성 및 원리는 사용광원(Light source)을 분광기(Beam splitter)로 측정광(measurement beam)과 기준광(Reference beam)으로 나누고, 이들 광을 각각 측정 대상물과 기준 거울(Reference mirror)에 입사시켜 반사되는 빛을 다시 분광기로 합성하면, 측정 대상물 표면의 높이 정보를 포함하는 간섭무늬(Interference pattern)가 생성된다. 이 간섭무늬는 면적배열(Area array) 형태의 CCD 카메라(CCD camera)에서 각 화소(Pixel)를 통해 데이터 처리부(Data processing)인 컴퓨터에 간섭무늬의 광강도에 대응하는 디지털 값(Digital value)의 형태로 입력된다.
이렇게 입력된 디지털 값을 이용하여 측정 대상물의 높이정보를 추출하는 방법은 1963년 카레(carre')가 제시한 카레방법을 시작으로, 1993년에 제시된 R+1 버킷(Bucket) 등에 이르기까지 여러 방법이 제시되었다.
이러한 방법들은 몇 개의 간섭무늬로부터 측정 알고리즘을 통해 측정 대상물의 높이정보를 획득하는 것으로 기본원리는 기준 거울을 사용광원의 한파장(One wavelength = λ, 0∼π) 내에서 등간격으로 특정위상(π/2, 2π/3등) 만큼씩 이동시켜 광경로(Optical path)를 변화시켜 얻어진 몇 개의 간섭무늬에 대응되는 디지털 값들을 처리하여 측정 대상물의 높이정보를 얻는다.
이러한 종래의 광위상 간섭계는 다른 측정기기에 비해 구성이 용이하고, 높은 측정 정도를 얻을 수 있는 반면에, 광원의 파장보다 큰 위상차를 갖는 측정 대상물을 측정하는 과정에서 위상 접힘(Phase wrapping)이 발생하여 측정 대상물에 대한 정량적인(quantitative) 위상정보를 추출하기 어려운 문제점이 있다.
특허문헌 1: 미국특허 제 4,639,139호
본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 위상 접힘 현상을 방지하고 파장보다 큰 측정 대상물의 위상을 축소시켜 획득된 단일 이미지에서 실시간으로 정량적인 위상정보를 추출하는 위상 축소 이미징 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 위상 접힘 현상을 방지하고 파장보다 큰 측정 대상물의 위상을 축소시켜 획득된 단일 이미지에서 실시간으로 정량적인 위상정보를 추출하는 이미징 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 위상 축소 이미징 시스템은 레이저 광원의 광을 조사(照射)하는 광원 조사부; 상기 레이저 광원의 광을 회절 및 간섭하는 회절 간섭부; 시료를 거치하고 상기 회절 간섭부를 거친 광이 조사되는 거치부; 상기 시료에서 도출된 광을 변조하는 광변조부; 상기 광변조부를 거친 광 정보를 이미지로 촬상하는 촬상부; 및 상기 광원 조사부, 상기 거치부 및 상기 촬상부에 연결된 연산제어부;를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 위상 축소 이미징 시스템은 상기 회절 간섭부와 거치부 사이에 구비되어 상기 시료에서 도출되는 광의 경로를 변환하는 반사 미러 또는 빔 스플리터(beam splitter)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 위상 축소 이미징 시스템에서 상기 회절 간섭부는 상기 레이저 광원의 조사광을 투과하면서 회절시키는 투과 회절격자(transmission grating); 상기 투과 회절격자에서 0차 회절된 광과 1차 회절된 광은 투과시키고 나머지 회절광들은 차단하는 홀(hole)을 구비한 공간 필터(spatial filter); 상기 투과 회절격자와 상기 공간 필터 사이에 구비된 제 1 렌즈; 및 상기 공간 필터를 거친 광을 집광하는 제 2 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 위상 축소 이미징 시스템에서 상기 투과 회절격자의 피치 간격 및 상기 제 1 렌즈와 제 2 렌즈의 배율은 상기 1차 회절된 광에 해당하여 상기 시료에 입사되는 제 2 광선의 경사각(θ)을 결정하고, 상기 0차 회절된 광에 해당하는 제 1 광선과 상기 제 2 광선 사이의 각도는 위상 이미지를 축소시키는 RF(Reduction Factor)를 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 위상 축소 이미징 시스템에서 상기 광변조부는 제 3 렌즈와 제 4 렌즈를 포함하고, 상기 시료에서 도출된 광의 진동수를 변조(變調)하여, 변조된 진동수(q)를 갖는 광을 상기 촬상부로 전달하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미징 방법은 (A) 레이저 광원의 광을 회절 간섭부에서 회절 및 간섭하여 시료에 조사하는 단계; (B) 상기 시료로부터 도출되는 광을 광변조부에서 변조하여 촬상부로 전달하는 단계; 및 (C) 상기 촬상부에 연결된 연산제어부가 상기 시료의 이미지에 대한 정량적인 위상정보를 추출하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이미징 방법에서 상기 회절 간섭부는 상기 레이저 광원의 조사광을 투과하면서 회절시키는 투과 회절격자; 상기 투과 회절격자에서 0차 회절된 광과 1차 회절된 광은 투과시키고 나머지 회절광들은 차단하는 홀을 구비한 공간 필터; 상기 투과 회절격자와 상기 공간 필터 사이에 구비된 제 1 렌즈; 및 상기 공간 필터를 거친 광을 집광하는 제 2 렌즈;를 포함하고, 상기 투과 회절격자의 피치 간격 및 상기 제 1 렌즈와 제 2 렌즈의 배율은 상기 1차 회절된 광에 해당하여 상기 시료에 입사되는 제 2 광선의 경사각(θ)을 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이미징 방법에서 상기 광변조부는 제 3 렌즈와 제 4 렌즈를 포함하고, 상기 시료에서 도출된 광의 진동수를 변조(變調)하여, 변조된 진동수(q)를 갖는 광을 상기 촬상부로 전달하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이미징 방법에서 상기 (C) 단계는 (C-1) 상기 시료의 이미지 위상을 축소하는 RF(Reduction Factor)에 관한 정보를 검출하는 단계; 및 (C-2) 상기 시료의 이미지를 2차원 또는 3차원으로 재구축하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이미징 방법은 상기 (C-2) 단계에서 위상 접힘(Phase wrapping) 현상을 방지하며 도출되는 위상의 최대 높이(hmax)는
Figure 112014040237319-pat00001
(λ는 상기 레이저 광원의 공기 중 파장, θ는 상기 시료에 입사되는 제 1 광선과 제 2 광선이 이루는 각도)
인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고, 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 실시예에 따른 위상 축소 이미징 시스템 및 이를 이용한 이미징 방법은 특별한 광학 부품 없이도 위상 접힘 현상을 방지하고, 레이저 광원의 광 파장보다 큰 측정 시료의 위상을 축소시켜 획득된 단일 이미지에서 실시간으로 정량적인 위상정보를 추출할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 위상 축소 이미징 시스템의 구성도.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 위상 축소 이미징 시스템에서 시료에 입사되는 제 1 광선과 제 2 광선을 나타낸 예시도들.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 실시예에 따른 위상 축소 이미징 시스템에서 시료의 이미징 과정을 나타낸 예시도들.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 위상 축소 이미징 시스템의 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 위상 축소 이미징 시스템은 레이저 광원(110)의 광을 조사(照射)하는 광원 조사부, 조사되는 레이저 광원(110)의 광을 회절 및 간섭하는 회절 간섭부(120), 시료를 거치하고 회절 간섭부(120)를 거친 광이 조사되는 거치부(140), 회절 간섭부(120)와 거치부(140) 사이에 구비되어 시료에서 도출되는 광의 경로를 변환하는 반사 미러(130), 경로 변환된 반사부(130)의 반사광을 변조하는 광변조부(150), 광변조부(150)를 거친 광 정보를 이미지로 촬상하는 촬상부(160) 및 촬상부(160)에 연결된 연산제어부(도시하지 않음)를 포함한다.
광원 조사부는 적어도 하나의 레이저 광원(110)을 포함하여 레이저 광원(110)의 광을 회절 간섭부(120)로 조사한다. 이때, 광원 조사부의 레이저 광원(110)은 예를 들어 공간상에서 높은 가간섭성(coherence)과 충분한 조도를 확보하기 위하여 단일 모드 광섬유가 커플링 되어 있는 연속파 레이저를 사용할 수 있다. 또한, 광원 조사부는 도 1에서 하나의 레이저 광원(110)으로 도시하지만, 이에 한정되지 않고 두 개의 다른 파장을 갖는 레이저 광원, 광섬유 커플러 및 콜리메이터를 구비하는 구조로 구비될 수도 있다.
회절 간섭부(120)는 레이저 광원(110)의 조사광을 투과하면서 회절시키는 투과 회절격자(transmission grating: 121), 공간 필터(spatial filter: 123), 투과 회절격자(121)와 공간 필터(123) 사이에 구비된 제 1 렌즈(122) 및 공간 필터(123)를 거친 광을 집광하는 제 2 렌즈(124)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 투과 회절격자(121)는 투명 재질로 형성된 회절격자로서 제 1 렌즈(122)의 초점거리(f1) 만큼 제 1 렌즈(122)와 이격 배치하여, 도 1에 도시된 바와 같이 레이저 광원(110)의 조사광을 각 차수별로 회절시켜 갈라지게 한다. 이때, 0차 회절광의 경우 회절되지 않고 통과하며, 그 외 차수에서는 회절 방정식에 따라서 광이 회절될 수 있다.
공간 필터(123)는 f1의 초점거리를 갖는 제 1 렌즈(122)와 f2의 초점거리를 갖는 제 2 렌즈(124) 사이에 이격 배치되고, 0차 회절각에서 회절된 광과 1차 회절된 광은 투과시키지만 나머지 회절광들은 차단하는 1개의 홀(hole)을 구비한다. 여기서, 0차 회절된 광은 후술하는 거치부(140)에 거치된 시료에 수직 입사하는 제 1 광선이 되고, 1차 회절된 광은 시료에 "θ"의 경사각으로 입사되는 제 2 광선이 된다.
이때, 투과 회절격자(121)의 피치 간격과 함께, 제 1 렌즈(122)와 제 2 렌즈(124)의 배율은 시료에 입사되는 제 2 광선의 경사각(θ)을 결정하는 요인이다. 이러한 제 1 광선과 제 2 광선 사이의 각도는 위상 이미지를 축소시키는 RF(Reduction Factor)를 결정한다.
거치부(140)는 시료를 거치하여 회전하는 회전 스테이지(rotation stage)를 포함하고, 회전 스테이지의 회전에 따라 회절 간섭부(120)를 거친 광이 시료의 전체 표면에 조사된다.
여기서, 거치부(140)는 시료를 거치하여 회전하는 회전 스테이지의 형태를 갖고 반사 미러(130) 또는 빔 스플리터(beam splitter)를 통해 시료에서 도출된 광을 반사시키는 반사형으로 구비되지만, 이에 한정되지 않고 회절 간섭부(120)의 광이 시료를 직접 투과하고 반사 미러(130) 없이 광변조부(150)로 입사하도록 투명 재질로 형성될 수도 있다.
광변조부(150)는 제 3 렌즈(151)와 제 4 렌즈(1521)를 포함하고, 제 3 렌즈(151)와 제 4 렌즈(1521)의 전체 배율에 따라 시료에서 반사된 광의 진동수를 변조(變調)하여, 변조된 진동수(q)를 갖는 광을 촬상부(160)로 전달한다.
촬상부(160)는 예컨대 CCD를 포함할 수 있고, CCD는 640 X 480 픽셀로 구성되며 픽셀 피치는 7.4 ㎛로 구비될 수 있다.
연산제어부는 광원 조사부, 거치부(140) 및 촬상부(160)에 연결되어, 위상 축소 이미징 시스템의 전반적인 동작을 제어하고, 특히 촬상부(160)로부터 수신된 이미지로부터 정량적 위상 이미징을 수행한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 위상 축소 이미징 시스템은 특별한 광학 부품 없이도 위상 접힘 현상을 방지하고, 레이저 광원(110)의 광 파장보다 큰 측정 시료의 위상을 축소시켜 획득된 단일 이미지에서 실시간으로 정량적인 위상정보를 추출할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 위상 축소 이미징 시스템에서 위상 접힘 현상을 방지하면서 위상을 축소시켜 획득된 단일 이미지에서 실시간으로 정량적인 위상정보를 추출하는 방법에 대해 도 2a 내지 도 3f를 이용하여 설명한다. 도 2a와 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 위상 축소 이미징 시스템에서 시료에 입사되는 제 1 광선과 제 2 광선을 나타낸 예시도들이고, 도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 실시예에 따른 위상 축소 이미징 시스템에서 시료의 이미징 과정을 나타낸 예시도들이다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 위상 축소 이미징 시스템에서 위상 접힘 현상을 방지하고 위상을 축소하는 RF(Reduction Factor)를 계산하기 위해, 도 2a에 도시된 바와 같이 투과 회절격자(121)에서 0차 회절되어 거치부(140)에 거치된 시료에 수직 입사하는 제 1 광선 및 1차 회절되어 시료에 "θ"의 경사각으로 입사되는 제 2 광선을 전기장에 관해 아래의 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112014040237319-pat00002
Figure 112014040237319-pat00003
여기서, E0와 E1은 각각 시료에 닿기 직전의 제 1 광선과 제 2 광선의 전기장이고, E'0와 E'1은 반사된 후의 제 1 광선과 제 2 광선의 전기장이며, λ는 광원(110)의 공기 중 파장, h(x,y)는 시료의 높이, θ는 제 1 광선과 제 2 광선이 이루는 각도이다.
이러한 제 1 광선과 제 2 광선이 거치부(140)에 거치된 시료로부터 반사되어 광변조부(150)를 거쳐 촬상부(160)에서 검출되고, 검출된 간섭 이미지의 세기는 아래의 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112014040237319-pat00004
여기서, θ'는 촬상부(160)에서 제 1 광선과 제 2 광선이 이루는 각도이고,
Figure 112014040237319-pat00005
는 배경 위상(background phase)이다.
이러한 [수학식 2]에서 배경 이미지에 관한 세기를 별도로 구하면, 아래의 [수학식 3]에서처럼 표현되고,
Figure 112014040237319-pat00006
는 광변조부(150)에서 변조된 광의 진동수(q)를 나타낸다.
Figure 112014040237319-pat00007
이때, [수학식 2]와 [수학식 3]을 푸리에 변환하고, 푸리에 영역에서 변조 진동수(q)의 1차항을 선택하여 역변환하면, 각각 [수학식 4]와 [수학식 5]로 나타낼 수 있다.
Figure 112014040237319-pat00008
Figure 112014040237319-pat00009
이러한 [수학식 4]와 [수학식 5]는 각각 [수학식 2]와 [수학식 3]의 세 번째 항의 세기와 위상을 포함한다.
이러한 [수학식 4]를 [수학식 5]로 나누면, 위상차는 아래의 [수학식 6]과 같이 나타낼 수 있고, [수학식 6]에서 "1-cos(θ)"가 위상을 축소하는 RF(Reduction Factor)에 해당한다.
Figure 112014040237319-pat00010
이에 따라, 위상 접힘(Phase wrapping)을 방지하기 위한 별도의 과정 없이 도출되는 위상의 최대 높이(hmax)는 [수학식 7]로 나타낼 수 있다.
Figure 112014040237319-pat00011
만약, 도 2b에서처럼 제 1 광선이 시료에 대한 법선에 대해 θ0의 각도로 기울어져 입사한다면, RF는 "cos(θ0)-cos(θ0 + θ)"로 연산된다. 여기서, θ0의 입사각이 양수이면 관측된 위상은 증가하고, θ0의 입사각이 음수이면 관측된 위상은 감소한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 위상 축소 이미징 시스템은 제 1 광선과 제 2 광선에 대해 상술한 알고리즘을 통해 위상을 축소하는 RF를 계산할 수 있고, 실시간으로 획득되는 이미지의 위상차는 실제 위상차에 RF가 곱해진 정보이다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 위상 축소 이미징 시스템을 635nm 레이저 광원(110), 14.3㎛ 피치 간격의 투과 회절격자(121), 배율 2.5인 제 1 렌즈(122)와 제 2 렌즈(124), 및 배율 1.33인 제 3 렌즈(151)와 제 4 렌즈(1521)를 포함하여 구성한다.
이때, 시료는 각각 510㎛와 150㎛ 두께로 금을 코팅하여 전체 두께 660㎛의 금을 코팅한 유리로서 거치부(140)에 거치하고 정량적 위상 이미징을 수행하면, 도 3a 내지 도 3f에 도시된 이미지들이 검출된다.
도 3a는 배경(background)의 간섭 줄무늬(interference pattern) 이미지이고, 도 3b는 거치부(140)에 거치된 시료의 간섭 줄무늬 이미지이며, 도 3c는 시료의 간섭 줄무늬 이미지를 푸리에 변환한 이미지를 나타내며, 도 3d는 연산제어부가 2차원으로 재구축한 이미지이며, 도 3e는 도 3d의 A-B 선에 따른 단면 이미지이며, 도 3f는 거치부(140)에 거치된 시료를 3차원으로 재구축한 이미지이다.
이에 따라, 도 3f에 도시된 바와 같이 단차를 갖는 금 코팅의 시료를 3차원으로 재구축하여, 시료의 얇은 부분과 두꺼운 부분의 표준편차가 각각 8㎛와 15㎛이고, 검출된 평균 높이가 각각 140㎛와 666㎛ 인 것을 도출할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 위상 축소 이미징 시스템을 이용한 이미징 방법은 위상 접힘(Phase wrapping)을 방지하기 위한 별도의 장비 또는 과정 없이 시료를 3차원으로 재구축하여 시료의 위상을 실시간으로 검출 도시할 수 있다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다.
또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
110: 광원 120: 회절 간섭부
121: 투과 회절격자 122: 제 1 렌즈
123: 공간 필터 124: 제 2 렌즈
130: 반사 미러 140: 거치부
150: 광변조부 151: 제 3 렌즈
152: 제 4 렌즈 160: 촬상부

Claims (10)

  1. 레이저 광원의 광을 조사(照射)하는 광원 조사부;
    상기 레이저 광원의 광을 회절 및 간섭하는 회절 간섭부;
    시료를 거치하고 상기 회절 간섭부를 거친 광이 조사되는 거치부;
    상기 시료에서 도출된 광을 변조하는 광변조부;
    상기 광변조부를 거친 광 정보를 이미지로 촬상하는 촬상부; 및
    상기 광원 조사부, 상기 거치부 및 상기 촬상부에 연결된 연산제어부;
    를 포함하고,
    상기 광변조부는
    제 3 렌즈와 제 4 렌즈를 포함하고, 상기 시료에서 도출된 광의 진동수를 변조(變調)하여, 변조된 진동수(q)를 갖는 광을 상기 촬상부로 전달하는
    위상 축소 이미징 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회절 간섭부와 거치부 사이에 구비되어 상기 시료에서 도출되는 광의 경로를 변환하는 반사 미러 또는 빔 스플리터(beam splitter)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 축소 이미징 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 회절 간섭부는
    상기 레이저 광원의 조사광을 투과하면서 회절시키는 투과 회절격자(transmission grating);
    상기 투과 회절격자에서 0차 회절된 광과 1차 회절된 광은 투과시키고 나머지 회절광들은 차단하는 홀(hole)을 구비한 공간 필터(spatial filter);
    상기 투과 회절격자와 상기 공간 필터 사이에 구비된 제 1 렌즈; 및
    상기 공간 필터를 거친 광을 집광하는 제 2 렌즈;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 축소 이미징 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 투과 회절격자의 피치 간격 및 상기 제 1 렌즈와 제 2 렌즈의 배율은 상기 1차 회절된 광에 해당하여 상기 시료에 입사되는 제 2 광선의 경사각(θ)을 결정하고,
    상기 0차 회절된 광에 해당하는 제 1 광선과 상기 제 2 광선 사이의 각도는 위상 이미지를 축소시키는 RF(Reduction Factor)를 결정하는 것을 특징으로 하는 위상 축소 이미징 시스템.
  5. 삭제
  6. (A) 레이저 광원의 광을 회절 간섭부에서 회절 및 간섭하여 시료에 조사하는 단계;
    (B) 상기 시료로부터 도출되는 광을 광변조부에서 변조하여 촬상부로 전달하는 단계; 및
    (C) 상기 촬상부에 연결된 연산제어부가 상기 시료의 이미지에 대한 정량적인 위상정보를 추출하는 단계; 를 포함하고,
    상기 광변조부는
    제 3 렌즈와 제 4 렌즈를 포함하고, 상기 시료에서 도출된 광의 진동수를 변조(變調)하여, 변조된 진동수(q)를 갖는 광을 상기 촬상부로 전달하는
    이미징 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 회절 간섭부는
    상기 레이저 광원의 조사광을 투과하면서 회절시키는 투과 회절격자;
    상기 투과 회절격자에서 0차 회절된 광과 1차 회절된 광은 투과시키고 나머지 회절광들은 차단하는 홀을 구비한 공간 필터;
    상기 투과 회절격자와 상기 공간 필터 사이에 구비된 제 1 렌즈; 및
    상기 공간 필터를 거친 광을 집광하는 제 2 렌즈;
    를 포함하고,
    상기 투과 회절격자의 피치 간격 및 상기 제 1 렌즈와 제 2 렌즈의 배율은 상기 1차 회절된 광에 해당하여 상기 시료에 입사되는 제 2 광선의 경사각(θ)을 결정하는 것을 특징으로 하는 이미징 방법.
  8. 삭제
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 (C) 단계는
    (C-1) 상기 시료의 이미지 위상을 축소하는 RF(Reduction Factor)에 관한 정보를 검출하는 단계; 및
    (C-2) 상기 시료의 이미지를 2차원 또는 3차원으로 재구축하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미징 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 (C-2) 단계에서
    위상 접힘(Phase wrapping) 현상을 방지하며 도출되는 위상의 최대 높이(hmax)는
    Figure 112014040237319-pat00012

    (λ는 상기 레이저 광원의 공기 중 파장, θ는 상기 시료에 입사되는 제 1 광선과 제 2 광선이 이루는 각도)
    인 것을 특징으로 하는 이미징 방법.
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