고속 정밀 형상측정을 위한 펨토초 레이저 반복률 주사 간섭계

Abstract

본 연구는 펨토초 레이저 반복률 주사 기반 간섭계에 관한 것으로, 펨토초 광원의 주기적인 시간 저결맞음성과 높은 공간 가간섭성을 이용하여 고속 정밀 표면형상 측정을 구현한다. 고안정도 시간/주파수 표준에 소급하여 고속으로 펄스 레이저의 반복률을 주사함으로써, 종래의 광학 형상측정기술에서 기계적 주사방식 혹은 파장 주사를 분광방식 기반의 측정방법이 고단차 복잡형상 측정 및 측정 속도에 있어서 가지는 한계를 극복하고 고단차 대영역 복잡 형상을 고속으로 정밀하게 측정한다. 간섭계는 광결정 펨토초 레이저 및 광섬유 펨토초 레이저를 광원으로 하고, 광원의 반복률을 고속으로 주사하기 위해 전기광학소자 및 음향광학소자, 또는 주사 범위를 늘리기 위한 압전소자 및 모터 스테이지와 같은 반복률 제어 장치를 제작한다. 측정 시스템은 반복률 제어장치를 포함한 펄스 레이저 공진기와 공진기에서 발진하는 펄스의 반복률을 시간/주파수 표준에 소급된 주파수 측정기로 정밀하게 측정하고 제어하는 제어부 및 제어 정확도를 보정하기 위한 시간/주파수 표준, 펄스 레이저를 이용하여 형상을 측정할 수 있는 간섭계, 획득한 간섭신호를 저장 및 분석하는 처리장치를 포함한다. 본 원리를 이용하여 대면적 시편 및 단차 시편에 대한 측정을 수행하였으며 69.6 um 단차 시편에 대하여 10.3 nm 반복능의 측정 결과를 획득하였다.