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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-05-24
(54)【発明の名称】光学デバイスの効率を測定する方法
(51)【国際特許分類】
G01M 11/00 20060101AFI20240517BHJP
G02B 5/18 20060101ALI20240517BHJP
【ＦＩ】
G01M11/00 T
G02B5/18
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023571440
(86)(22)【出願日】2022-03-07
(85)【翻訳文提出日】2023-11-16
(86)【国際出願番号】 US2022019162
(87)【国際公開番号】W WO2022197480
(87)【国際公開日】2022-09-22
(31)【優先権主張番号】63/161,346
(32)【優先日】2021-03-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】390040660
【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】フー， ジンシン
(72)【発明者】
【氏名】スン， ヤンヤン
(72)【発明者】
【氏名】大東 和也
(72)【発明者】
【氏名】ゴデット， ルドヴィーク
【テーマコード（参考）】
2G086
2H249
【Ｆターム（参考）】
2G086EE04
2G086EE06
2G086EE12
2H249AA02
2H249AA12
2H249AA50
2H249AA65
(57)【要約】
本開示の実施形態は、光学デバイスの回折効率を測定する測定システム及び方法に関する。一実施例では、測定システムが、光源、ミラー、照明源、及びセンサを含む。光源は、光線を光学デバイスに提供し、回折して回折次数を有する回折ビームにする。回折ビームは、回折パターンを生成する。該方法は、光学デバイスを測定システム内に配置し、回折ビームをセンサに導くことを含む。センサは、回折パターンを測定することによって、光学デバイスの効率を測定するように動作可能である。
【選択図】図２
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光線を投射するように構成された光源、前記光線内に配置された対物レンズであって、前記光線は回折ビームを含む、対物レンズ、
前記対物レンズからの前記回折ビームを２つ以上のリレーレンズを通して導くように動作可能なミラー、
前記２つ以上のリレーレンズに隣接して配置されたセンサであって、前記２つ以上のリレーレンズは、回折パターンを有する前記回折ビームを前記センサに導く、センサ、及び
前記光源の反対側に配置された照明源を備える、測定システム。
【請求項2】
オートフォーカスシステムを更に備える、請求項１に記載の測定システム。
【請求項3】
前記オートフォーカスシステムは、オートフォーカスモジュール及び第３のミラーを含む、請求項２に記載の測定システム。
【請求項4】
実像を生成するために、前記回折ビームを導くように構成されたチューブレンズを更に備える、請求項１に記載の測定システム。
【請求項5】
光学デバイスが、前記光源と前記対物レンズとの間に配置されるように構成され、前記光線は、前記光学デバイスを通って伝搬するように動作可能であり、前記光線は、前記光学デバイスによって回折されるように動作可能である、請求項１に記載の測定システム。
【請求項6】
前記ミラーは、ダイクロイックミラーである、請求項１に記載の測定システム。
【請求項7】
前記センサは、２Ｄ LIDARセンサである、請求項１に記載の測定システム。
【請求項8】
前記対物レンズは、約０．５と約１．０との間の開口数（ＮＡ）を有する、請求項１に記載の測定システム。
【請求項9】
前記回折ビームは、前記回折パターン内に複数の光スポットを生成し、前記センサは、各光スポットの光スポット強度を測定するように動作可能である、請求項１に記載の測定システム。
【請求項10】
レンズレス測定システムであって、光線を投射するように構成された光源であって、前記光線は回折ビームを含む、光源、
白色光を提供するように構成された照明源、
前記光源と前記照明源との反対側に配置されたセンサ、及び
回折パターンを有する前記回折ビームを前記センサに導くように動作可能なミラーを備える、測定システム。
【請求項11】
光学デバイスが、前記光源と前記センサの間に配置されるように構成され、前記光線は、前記光学デバイスを通って伝搬するように動作可能であり、前記光線は、前記光学デバイスによって回折されるように動作可能である、請求項１０に記載の測定システム。
【請求項12】
前記光学デバイスは、キャリアデバイス上に配置され、前記キャリアデバイスは、１以上の光学デバイスが上に配置されるように動作可能である、請求項１１に記載の測定システム。
【請求項13】
前記センサは、約０．８５と約１．０との間の開口数（ＮＡ）を有する、請求項１０に記載の測定システム。
【請求項14】
前記回折ビームは、前記回折パターン内に複数の光スポットを生成し、前記センサは、各光スポットの光スポット強度を測定するように動作可能である、請求項１０に記載の測定システム。
【請求項15】
光学デバイスを測定システム内に配置すること、前記光学デバイス上の基準マークを捕捉することによって、前記光学デバイスを光源と位置合わせすること、
前記光源からの光線を前記光学デバイスに導くことであって、前記光学デバイスは前記光線を回折して回折ビームにする、光線を前記光学デバイスに導くこと、
前記回折ビームを対物レンズを通して導くこと、
前記回折ビームをミラーと１以上のリレーレンズとを用いてセンサに導くこと、及び
前記センサを用いて、前記回折ビームによって生成された回折パターンの回折効率を測定することを含む、方法。
【請求項16】
前記光学デバイスを配置することは、照明源と前記回折ビームによって生成された実像とを利用して、前記光学デバイスを前記測定システム内に配置することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
前記回折ビームは、前記回折パターン内に複数の光スポットを生成し、前記センサは、各光スポットの光スポット強度を測定するように動作可能である、請求項１５に記載の方法。
【請求項18】
複数の前記光学デバイスが、前記測定システムによって測定されるために、並進ステージ上に配置される、請求項１５に方法。
【請求項19】
オートフォーカスシステムを用いて、前記測定システムにおいて前記光学デバイスに焦点を合わせることを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項20】
前記回折効率を測定することは、前記光学デバイスの前記回折効率を特定するために、各回折ビームの光スポット強度を前記光源からの全光と比較することを含む、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
[0001] 本開示の実施形態は、広くは、光学デバイスに関する。特に、本開示の実施形態は、光学デバイスの回折効率を測定する測定システム及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
[0002] 導波路コンバイナや、メタサーフェスやフラットレンズなどのフラット光学デバイスを含む、光学デバイスは、様々な検知用途（例えば、顔識別センサ）で使用される。生成された光は、回折パターンを伴って光学デバイスから出るまで、光学デバイスを通って伝搬する。光学デバイスの回折効率を向上させ、光学デバイスの視野にわたる均一な分布を得ることは有益である。更に、大きな開口数で回折パターンの回折次数を測定することも有益である。しかし、全ての回折次数の効率を同時に測定することは難しい。
【0003】
[0003] したがって、光学デバイスの回折効率を測定する測定システム及び方法が必要とされている。
【発明の概要】
【0004】
[0004] 一実施形態では、測定システムが提供される。該測定システムは、光線を投射するように構成された光源と、光線内に配置された対物レンズとを含む。光線は、回折ビームを含む。測定システムは、対物レンズからの回折ビームを２つ以上のリレーレンズを通して導くように動作可能なミラー、及び２つ以上のリレーレンズに隣接して配置されたセンサを更に含む。２つ以上のリレーレンズは、回折パターンを有する回折ビームをセンサに導く。測定システムは、光源の反対側に配置された照明源を更に含む。
【0005】
[0005] 別の一実施形態では、測定システムが提供される。該測定システムは、光線を投射するように構成された光源を含み、光線は回折ビームを含む。測定システムは、白色光を提供するように構成された照明源、及び光源と照明源との反対側に配置されたセンサを更に含む。測定システムは、回折パターンを有する回折ビームをセンサに導くように動作可能なミラーを更に含む。
【0006】
[0006] 更に別の一実施形態では、方法が提供される。該方法は、光学デバイスを測定システム内に配置することを含む。該方法は、光学デバイス上の基準マークを捕捉することによって、光学デバイスを光源と位置合わせすることを更に含む。該方法は、光線を光源から光学デバイスに導くことを更に含む。光学デバイスは、光線を回折して回折ビームにする。該方法は、回折ビームを対物レンズを通して導き、回折ビームをミラーと１以上のリレーレンズとを用いてセンサに導き、回折ビームによって生成される回折パターンの回折効率をセンサを用いて測定することを更に含む。
【0007】
[0007] 上述した本開示の特徴を詳細に理解できるように、一部が添付の図面に例示されている実施形態を参照しながら、上記に短く要約した本開示をより具体的に説明する。しかしながら、添付の図面は例示的な実施形態を示しているに過ぎず、したがって、その範囲を限定するものとみなされるべきではなく、本開示は他の同等に有効な実施形態を許容し得ることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1A】[0008] 複数の実施形態による光学デバイスの概略上面図である。
【図1B】[0009] 複数の実施形態による光学デバイスの概略側面図である。
【図2】[0010] 複数の実施形態による回折パターンの概略上面図である。
【図3A】[0011] 複数の実施形態による測定システムの構成の概略断面図である。
【図3B】[0012] 複数の実施形態による測定システムの構成の概略断面図である。
【図4】[0013] 複数の実施形態による測定システムの概略断面図である。
【図5】[0014] 複数の実施形態による測定システムを用いて１以上の光学デバイスの回折効率を測定する方法のフロー図である。
【図6】[0015] 複数の実施形態による測定システムを用いて１以上の光学デバイスの回折効率を測定する方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
[0016] 理解を容易にするために、図に共通する同一の要素を指し示すために、可能な場合には、同一の参照番号を使用した。一実施形態の要素及び特徴は、追加の記述がなくても、他の複数の実施形態に有益に組み込むことができると考えられている。
【0010】
[0017] 本開示の実施形態は、光学デバイスの回折効率を測定する測定システム及び方法に関する。
【0011】
[0018] 図１Ａは、複数の実施形態による光学デバイス１００の概略上面図である。図１Ｂは、複数の実施形態による光学デバイス１００の概略側面図である。光学デバイス１００は、検知用途（例えば、顔識別センサ）で利用されるように動作可能な任意の光学デバイスであってよい。例えば、光学デバイス１００は、導波路コンバイナであってよく、又はメタサーフェスやフラットレンズなどのフラット光学デバイスであってもよい。
【0012】
［0019］ 光学デバイス１００は、基板１０４上に配置された複数の光学デバイス構造１０２を含む。複数の光学デバイス構造１０２は、サブミクロンの寸法、例えばナノサイズの寸法を有するナノ構造であってよい。図１Ａ及び図１Ｂは、光学デバイス構造１０２を正方形又は矩形断面を有するように示しているが、光学デバイス構造１０２の断面は、非限定的に、円形、三角形、楕円形、正多角形、不規則多角形、及び／又は不規則形状の断面を含む、他の形状を有してよい。基板１０４上には２５個の光学デバイス構造１０２しか示されていないが、任意の数の光学デバイス構造１０２を基板１０４上に配置することができる。幾つかの実施形態では、光学デバイス構造１０２が、角度を付けられてよい。つまり、複数の光学デバイス構造１０２の少なくとも１つの側壁１０６が、基板１０４に対して角度を付けられてよい。光学デバイス１００は、基板１０４上に配置された基準マーク１１０を含む。
【0013】
[0020] 基板１０４は、当該技術分野で使用される任意のものであり得、基板１０４の用途に応じて不透明又は透明のいずれかであり得る。基板１０４は、任意の適切な材料を含む。それは、基板１０４が、所定の波長又は波長範囲の光を適切に透過することができ、複数の光学デバイス構造１０２用の適切な支持体として働き得るという条件においてである。基板１０４は、非限定的に、アモルファス誘電体、結晶性誘電体、シリカ（例えば、溶融シリカ）、酸化マグネシウム、ポリマー、シリコン（Si）、二酸化ケイ素（SiO2）、石英、炭化ケイ素（SiC）、ゲルマニウム（Ge）、シリコンゲルマニウム（SiGe）、リン化インジウム（InP）、ヒ化ガリウム（GaAs）、窒化ガリウム（GaN）、サファイア、又はこれらの組み合わせを含む。本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされ得る幾つかの実施形態では、基板１０４が透明な材料を含む。適切な例には、酸化物、硫化物、リン化物、テルル化物、又はこれらの組み合わせが含まれ得る。基板１０４は、直径１５０mm、２００mm、又は３００mmのウエハなど、任意のサイズや形状であり得るが、これらに限定されるものではない。
【0014】
[0021] 図２は、複数の実施形態による回折パターン２００の概略上面図である。回折パターン２００は、光線が光学デバイス１００によって回折されたときに生成される。回折パターン２００は、回折パターン２００を生成する回折ビーム２０１を含む。回折ビーム２０１は、最も高い次数Ｎ及び負の最も高い次数－Ｎを有する１以上の回折次数ｎを含む。図２で示されているように、最も高い次数Ｎ（ＴＮ）のビームが回折され、負の最も高い次数－Ｎ（Ｔ－Ｎ）のビームが回折される。光線が光学デバイス１００に入射したときに、光は光学デバイス構造１０２から回折次数ｎ（ｎ＝－２、－１、０、１、２、３など）に対応する方向に回折される。ゼロ次モード（Ｔ０）ビームも回折される。回折ビーム２０１は、最も高い次数Ｎと負の最も高い次数－Ｎとの上限を持たない。
【0015】
[0022] 回折ビーム２０１は、回折パターン２００内に複数の光スポット２０２を生成する。複数の光スポット２０２は、各々、光スポット強度を有する。各光スポット２０２の光スポット強度を他の光スポット２０２と比較して、回折パターン２００の光スポット強度の均一性を特定することができる。更に、各光スポット２０２の光スポット強度を光源から発された全光と比較して、回折ビーム２０１の回折次数ｎの回折効率を特定することができる。光スポット強度は、光スポット２０２の全パワーである。回折効率は、光学デバイス１００に入射するパワーと比較した、指定された方向に回折される光パワーの量である。幾つかの実施形態では、光スポット２０２の各々は、同じサイズを有するが、異なる光スポット強度を有する。
【0016】
[0023] 図３Ａは、複数の実施形態による測定システム３００の構成３０１Ａの概略断面図である。測定システム３００は、本明細書で説明される光学デバイスの回折効率を測定する方法に使用されてよい。測定システム３００は、実空間撮像（顕微鏡法）とｋ空間（角度空間／後焦点面）撮像との両方を可能にする。したがって、回折効率（ｋ空間）の測定とデバイスの検査とを同時に行うことができる。測定システム３００は、光源３０２、対物レンズ３０４、第１のミラー３０６、第２のミラー３０８、照明源３１０、チューブレンズ３１２、第１のリレーレンズ３１４、第２のリレーレンズ３１６、及びセンサ３１８を含む。測定システム３００は、対物レンズの後焦点面で回折パターン２００を撮像する。後焦点面は、対物レンズ３０４と第１のミラー３０６との間にある。後焦点面は、第１のリレーレンズ３１４と第２のリレーレンズ３１６とを通して、センサ３１８にリレーされる。１以上の光学デバイス１００が、対物レンズ３０４と光源３０２との間に配置されている。本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされ得る一実施形態では、複数の光学デバイス１００が、対物レンズ３０４と光源３０２との間に配置されてよい。例えば、複数の光学デバイス１００が、測定装置３００によって測定されるために、並進ステージ上に配置されてよい。本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされ得る別の一実施形態では、光学デバイス１００のみが、対物レンズ３０４と光源３０２との間に配置される。
【0017】
[0024] 光源３０２は、光線３２０を光学デバイス１００のうちの１つに導くように構成されている。図３Ａで示されているように、光線３２０は、光学デバイス１００を通過し、対物レンズ３０４に回折される。対物レンズ３０４は、光学デバイス１００と第１のミラー３０６との間に配置されている。本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされ得る幾つかの実施形態では、光線３２０が、光学デバイス１００に導かれ、光線３２０が、対物レンズ３０４に回折される前に、光学デバイス１００を通って伝搬する。例えば、光学デバイス１００が導波路である複数の実施形態では、光線３２０が光学デバイス１００を通って伝搬してよい。光線３２０は、回折されて回折ビーム２０１にされ、対物レンズ３０４に導かれる。対物レンズ３０４は、約０．５と約１．０との間の開口数（ＮＡ）を有してよい。対物レンズ３０４は、約２０倍と約６０倍との間の拡大出力を有してよい。
【0018】
[0025] 照明源３１０は、白色光３２２を第２のミラー３０８に導くように構成されている。照明源３１０は、光源３０２とは反対側に配置されている。第２のミラー３０８は、ダイクロイックミラーであってよい。白色光３２２は、第２のミラー３０８によって対物レンズ３０４に反射される。ダイクロイックミラーとは、入射光の波長に応じて反射又は透過特性が異なるミラーである。したがって、回折ビーム２０１は、第２のミラー３０８を透過させることによって、チューブレンズ３１２に導かれてよい。チューブレンズ３１２は、実像３２４を生成するように、回折ビーム２０１を導く。実像３２４と対物レンズ３０４に導かれた白色光３２２とを利用して、光学デバイス１００を測定システム３００内に配置する。例えば、光学デバイス１００は、測定される光学デバイス１００の所望の部分が、測定システム３００内に配置されるように位置合わせされてよい。幾つかの実施形態では、アライメントカメラ（図示せず）が、光学デバイス１００上の基準マーク１１０を捕捉する。光学デバイス１００上の基準マーク１１０の相対位置は既知であり、光学デバイス１００の設計も既知である。したがって、測定される各光学デバイス１００用のスキャンマップが構築され得る。したがって、光学デバイス１００は、光源３０２と整列するように配置され得る。
【0019】
[0026] 回折ビーム２０１は、第１のミラー３０６に更に導かれる。第１のミラー３０６は、ダイクロイックミラーであってよい。第１のミラー３０６は、第２のミラー３０８と対物レンズ３０４との間に配置されている。第１のミラー３０６は、対物レンズ３０４からの回折ビーム２０１を、第１のリレーレンズ３１４及び第２のリレーレンズ３１６に反射する。回折ビーム２０１はまた、第１のミラー３０６を透過して第２のミラー３０８にも伝送されてよい。第１のリレーレンズ３１４は、第１のミラー３０６と第２のリレーレンズ３１６との間に配置されている。第２のリレーレンズ３１６は、第１のリレーレンズ３１４とセンサ３１８との間に配置されている。センサ３１８は、約７０ｍｍ２と約８６４ｍｍ２との間の表面積を有する。第２のリレーレンズ３１６は、回折ビーム２０１をセンサ３１８に導く。回折ビーム２０１は、センサ３１８上に回折パターン２００を生成する。センサ３１８は、２Ｄ LIDARセンサであってよい。回折パターン２００は、最も高い次数Ｎ及び負の最も高い次数－Ｎを有する１以上の回折次数ｎを有する、回折ビーム２０１を含む。図３で示されているように、最も高い次数Ｎ（ＴＮ）のビームが回折され、負の最も高い次数－Ｎ（Ｔ－Ｎ）のビームが回折される。ゼロ次モード（Ｔ０）ビームも回折される。
【0020】
[0027] 図３Ｂは、測定システム３００の構成３０１Ｂの概略断面図である。測定システム３００は、本明細書で説明される光学デバイスの回折効率を測定する方法に使用されてよい。測定システム３００は、光源３０２、対物レンズ３０４、第１のミラー３０６、第２のミラー３０８、照明源３１０、チューブレンズ３１２、第１のリレーレンズ３１４、第２のリレーレンズ３１６、及びセンサ３１８を含む。１以上の光学デバイス１００が、対物レンズ３０４と光源３０２との間に配置されている。回折効率は、光学デバイス１００の後にセンサ３１８を直接取り付けることによって得られる。本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされ得る一実施形態では、複数の光学デバイス１００が、対物レンズ３０４と光源３０２との間に配置されてよい。例えば、複数の光学デバイス１００が、測定装置３００によって測定されるために、並進ステージ上に配置されてよい。本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされ得る別の一実施形態では、光学デバイス１００のみが、対物レンズ３０４と光源３０２との間に配置される。
【0021】
[0028] 構成３０１Ｂを利用して、１以上の光学デバイス１００と対物レンズ３０４との間の間隙を制御する。構成３０１Ｂは、図３Ａを参照しながら説明された測定システム３００、及びオートフォーカスシステム３２６を含む。オートフォーカスシステム３２６は、オートフォーカスモジュール３２８及び第３のミラー３３０を含む。オートフォーカスシステム３２６は、基板１０４のたるみや反りを補償する。対物レンズ３０４と光学デバイス１００との間の距離が、たるみや反りによって変化するので、オートフォーカスシステム３２６が、変化する距離を補償することになる。
【0022】
[0029] 図４は、複数の実施形態による測定システム４００の概略断面図である。測定システム４００は、本明細書で説明される光学デバイスの回折効率を測定する方法に使用されてよい。測定システム４００は、光源４０２、ミラー４０４、照明源４０６、及びセンサ４０８を含む。１以上の光学デバイス１００は、光源４０２とセンサ４０８との間に配置されている。本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされ得る一実施形態では、複数の光学デバイス１００が、光源４０２とセンサ４０８との間に配置されてよい。例えば、複数の光学デバイス１００が、測定システム４００によって測定されるために、並進ステージ上に配置されてよい。本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされ得る別の一実施形態では、光学デバイス１００のみが、光源４０２とセンサ４０８との間に配置される。センサ４０８は、約７０ｍｍ２と約８６４ｍｍ２との間の表面積を含む。センサ４０８は、光源４０２と照明源４０６との反対側に配置されている。
【0023】
[0030] 光源４０２は、光線４２０を光学デバイス１００のうちの１つに導くように構成されている。図４で示されているように、光線４２０は、ミラー４０４に導かれる。ミラー４０４は、光線４２０を反射して、光学デバイス１００を通過させる。光線４２０は、センサ４０８に回折される。本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされ得る幾つかの実施形態では、光線４２０が、光学デバイス１００に導かれ、光線４２０が、センサ４０８に回折される前に、光学デバイス１００を通って伝搬する。例えば、光学デバイス１００が導波路である複数の実施形態では、光線４２０が光学デバイス１００を通って伝搬してよい。光線４２０は、回折されて回折ビーム２０１にされ、センサ４０８に導かれる。センサ４０８は、約０．８５と約１．０との間の開口数（ＮＡ）を有してよい。センサ４０８は、２０ｍｍセンサであってよい。
【0024】
[0031] 照明源４０６は、光線４２０が光学デバイス１００と接触するときに、白色光４１０を光線４２０に導くように構成されている。白色光４１０を利用して、光学デバイス１００を測定システム４００内に配置する。例えば、光学デバイス１００は、測定される光学デバイス１００の所望の部分が、測定システム４００内に配置されるように位置合わせされてよい。光学デバイス１００上の基準マーク１１０を利用して、光学デバイス１００を測定システム３００内に位置合わせする。
【0025】
[0032] 回折ビーム２０１は、センサ４０８に導かれる。回折ビーム２０１は、センサ４０８上に回折パターン２００を生成する。センサ４０８は、２Ｄ LIDARセンサであってよい。回折パターン２００は、最も高い次数Ｎ及び負の最も高い次数－Ｎを有する１以上の回折次数ｎを有する、回折ビーム２０１を含む。図３で示されているように、最も高い次数Ｎ（ＴＮ）のビームが回折され、負の最も高い次数－Ｎ（Ｔ－Ｎ）のビームが回折される。ゼロ次モード（Ｔ０）ビームも回折される。
【0026】
[0033] 回折ビーム２０１は、回折パターン２００内に複数の光スポット２０２を生成する。センサ４０８は、各光スポット２０２の光スポット強度を測定するように動作可能である。光スポット強度を他の光スポット２０２と比較して、回折パターン２００の光スポット強度の均一性を特定することができる。更に、各光スポット２０２の光スポット強度を光源４０２から発された全光と比較して、回折ビーム２０１の回折次数ｎの回折効率を特定することができる。幾つかの実施形態では、光スポット２０２の均一性及び強度が、他の光学デバイス１００の光スポット２０２と比較されてよい。
【0027】
[0034] 図５は、測定システム３００を用いて１以上の光学デバイス１００の回折効率を測定する方法５００のフロー図である。本明細書で説明される測定システム３００は、１に近い開口数が実現されることを可能にする。光学デバイス１００とセンサ３１８との間の距離を制御し、センサ３１８の大きな表面積を有することによって、開口数を１に近づけることができる。開口数は、顕微鏡の対物レンズを利用することによって実現される。更に、スループットを向上させるために、全ての回折次数について並行して回折次数が測定されてよい。説明を容易にするために、該方法は、測定システム３００の構成３０１Ａを参照しながら説明されることとなるが、構成３０１Ｂが、本明細書で提供される方法と併せて利用されてもよいことを理解されたい。
【0028】
[0035] 動作５０１で、光学デバイス１００が測定システム３００内に配置される。例えば、測定される光学デバイス１００の部分が、測定システム３００内に配置される。実像３２４と白色光３２２とを利用して、光学デバイス１００を測定システム３００内に配置する。光学デバイス１００は、光源３０２に位置合わせされる。光学デバイス１００は、光学デバイス１００上の基準マーク１１０を捕捉することによって位置合わせされる。白色光３２２は、基準マーク１１０を照らす。基準マークが配置されると、光学デバイス１００は、基準マーク１１０の相対位置に基づいて、光源３０２と整列するように配置され得る。更に、光学デバイス１００と測定システム３００の対物レンズ３０４との間の距離の変化が測定される。測定システム３００がオートフォーカスシステム３２６を含む複数の実施形態では、オートフォーカスシステム３２６を利用して、光学デバイス１００の反りやたるみを補償する。オートフォーカスシステム３２６は、測定システム３００において光学デバイス１００に焦点を合わせることを可能にする。
【0029】
[0036] 動作５０２で、光線３２０が光学デバイス１００に導かれる。光学デバイス１００は、光を回折して回折ビーム２０１にする。回折ビーム２０１は、対物レンズ３０４に導かれる。回折ビーム２０１は、次いで、第１のミラー３０６、第１のリレーレンズ３１４、及び第２のリレーレンズ３１６によって、センサ３１８に導かれる。
【0030】
[0037] 動作５０３では、回折パターン２００を生成する回折ビーム２０１が、センサ３１８によって測定される。回折ビーム２０１は、回折パターン２００内に複数の光スポット２０２（図２で示されている）を生成する。センサ３１８は、各光スポット２０２（図２で示されている）の光スポット強度を測定する。
【0031】
[0038] 動作５０４では、各光スポット２０２の光スポット強度が、他の光スポット２０２と比較される。この比較により、回折パターン２００の光スポット強度の均一性を特定することができる。更に、動作５０５では、各光スポット２０２（図２で示されている）の光スポット強度が、光源３０２からの全光と比較されて、回折ビーム２０１の回折次数ｎの回折効率を特定することができる。幾つかの実施形態では、光スポット２０２（図２で示されている）の均一性及び強度が、他の光学デバイス１００の光スポット２０２と比較されてよい。
【0032】
[0039] 図６は、測定システム４００を用いて１以上の光学デバイス１００の回折効率を測定する方法６００のフロー図である。本明細書で説明される測定システム４００は、１に近い開口数が実現されることを可能にする。光学デバイス１００とセンサ４０８との間の距離を制御し、センサ４０８の大きな表面積を有することによって、開口数を１に近づけることができる。更に、スループットを向上させるために、全ての回折次数について並行して回折次数が測定されてよい。
【0033】
[0040] 動作６０１で、光学デバイス１００が測定システム４００内に配置される。例えば、測定される光学デバイス１００の部分が、測定システム４００内に配置される。白色光４１０を利用して、光学デバイス１００を測定システム４００内に配置する。光学デバイス１００は、光源４０２に位置合わせされる。光学デバイス１００は、光学デバイス１００上の基準マーク１１０を捕捉することによって位置合わせされる。白色光４０６が、捕捉される基準マーク１１０を照らす。基準マーク１１０が位置付けられると、光学デバイス１００は、基準マーク１１０の相対位置に基づいて、光源４０２と整列するように配置され得る。
【0034】
[0041] 動作６０２で、光線４２０が光学デバイス１００に導かれる。光線４２０は、ミラー４０４によって光学デバイス１００に導かれてよい。光学デバイス１００は、光を回折して回折ビーム２０１にする。回折ビーム２０１は、センサ４０８に導かれる。
【0035】
[0042] 動作６０３では、回折パターン２００を生成する回折ビーム２０１が、センサ４０８によって測定される。回折ビーム２０１は、回折パターン２００内に複数の光スポット２０２を生成する。センサ４０８は、各光スポット２０２の光スポット強度を測定する。
【0036】
[0043] 動作６０４では、光スポット強度が、他の光スポット２０２と比較される。この比較により、回折パターン２００の光スポット強度の均一性を特定することができる。更に、動作６０５では、各光スポット２０２の光スポット強度が、光源４０２からの全光と比較されて、回折ビーム２０１の回折次数ｎの回折効率を特定することができる。幾つかの実施形態では、光スポット２０２の均一性及び強度が、他の光学デバイス１００の光スポット２０２と比較されてよい。
【0037】
[0044] まとめると、光学デバイスの効率を測定する測定システム及び方法が、本明細書で説明される。該測定システムは、一実施例として、少なくとも、光源、ミラー、照明源、及びセンサを含む。光源は、光線を光学デバイスに提供し、回折して回折次数を有する回折ビームにする。回折ビームは、回折パターンを生成する。該方法は、光学デバイスを測定システム内に配置し、回折ビームをセンサに導くことを含む。センサは、回折パターンを測定することによって、光学デバイスの効率を測定するように動作可能である。更に、回折パターンの均一性が、センサによって測定されてよい。本明細書で説明される複数の実施形態は、１に近い開口数が実現されることを可能にする。センサは、複数の回折次数の効率を同時に測定するように動作可能であり、したがって、スループットを向上させる。測定システムは、回折効率や均一性を測定するために、生産ラインの中に簡単に組み込むことができる。
【0038】
[0045] 上記は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他の実施形態及び更なる実施形態が、その基本的な範囲から逸脱せずに考案されてもよく、その範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【国際調査報告】