KR100747044B1 - Thickness and Shape Measurement System - Google Patents
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Abstract
본 발명은 두께 및 형상 측정 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 두께 및 형상 측정 시스템은 광을 방출하는 광원과; 입사되는 광의 경로에 대한 수직 방향에 대해 소정 각도 기울어져 배치되는 기준 미러와; 상기 광원으로부터의 상기 광을 측정 대상물 및 상기 기준 미러로 분리 조사하는 광 분할부와, 상기 기준 미러와 상기 광 분할부 사이에 배치되어 소정의 간섭 파장 범위의 광을 투과하는 간섭 필터를 갖는 광 간섭모듈과; 상기 간섭 파장 범위를 포함하는 파장 분산 범위를 가지며, 상기 측정 대상물로부터 반사되는 광과 상기 기준 미러로부터 반사되는 광을 분광하는 분광부와; 상기 분광부에 의해 분광된 광이 결상되는 결상부와; 상기 결상부에 결상된 광의 파장 범위 중 상기 간섭 파장 범위를 제외한 파장 범위의 광에 기초하여 상기 측정 대상물의 두께에 대한 정보를 산출하고, 상기 산출된 두께에 대한 정보와 상기 결상부에 결상된 광 중 상기 간섭 파장 범위 내의 광에 기초하여 공간-캐리어 위상 측정법(Spatial-carrier phase measurement methods)에 따라 상기 측정 대상물의 형상에 대한 정보를 산출하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 두께 및 형상을 측정하는데 소요되는 시간을 감소시키면서도 제조 비용을 절감할 수 있다.The present invention relates to thickness and shape measurement systems. The thickness and shape measurement system according to the present invention comprises a light source for emitting light; A reference mirror disposed at an inclined angle with respect to a direction perpendicular to a path of incident light; An optical interference unit having a light splitting unit for separately irradiating the light from the light source to the measurement object and the reference mirror, and an interference filter disposed between the reference mirror and the light splitting unit to transmit light having a predetermined interference wavelength range A module; A spectroscope having a wavelength dispersion range including the interference wavelength range, and for spectroscopy light reflected from the measurement object and light reflected from the reference mirror; An imaging unit in which light spectroscopically formed by the spectroscope is formed; The information on the thickness of the measurement target is calculated based on the light in the wavelength range excluding the interference wavelength range among the wavelength ranges of the light formed in the imaging unit, the information on the calculated thickness and the light in the imaging unit It characterized in that it comprises a control unit for calculating information on the shape of the object to be measured according to the spatial-carrier phase measurement methods (based on the light within the interference wavelength range). Accordingly, the manufacturing cost can be reduced while reducing the time required for measuring thickness and shape.
Description
도 1은 본 발명에 따른 두께 및 형상 측정 시스템의 구성을 도시한 도면이고,1 is a view showing the configuration of a thickness and shape measurement system according to the present invention,
도 2는 도 1의 두께 및 형상 측정 시스템에 따라 그 두께 및 형상이 측정되는 측정 대상물의 일 예를 도시한 도면이고,FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a measurement object whose thickness and shape are measured according to the thickness and shape measurement system of FIG. 1.
도 3은 도 1의 두께 및 형상 측정 시스템을 통해 측정된 광을 분석한 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating light measured by the thickness and shape measurement system of FIG. 1.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
10 : 광원 20 : 빔 스플리터10: light source 20: beam splitter
30 : 간섭모듈 31 : 간섭 필터30: interference module 31: interference filter
34 : 기준 미러 40 : 분광부34: reference mirror 40: spectroscopic portion
50 : 결상부 60 : 제어부50: imaging unit 60: control unit
본 발명은 두께 및 형상 측정 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 두 께 및 형상을 측정하는데 소요되는 시간을 감소시키면서도 제조 비용을 절감할 수 있는 두께 및 형상 측정 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a thickness and shape measurement system, and more particularly, to a thickness and shape measurement system that can reduce the manufacturing cost while reducing the time required to measure the thickness and shape.
일반적으로 반도체 제조 공정 중에서 불투명한 금속 층의 표면상에 투명한 박막 층을 도포하는 공정이 존재하는데, 이 때 투명한 박막 층의 두께 및 그 표면 형상에 대한 정보를 측정하는 몇가지 방법들이 제안되었다.In general, there is a process of applying a transparent thin film layer on the surface of the opaque metal layer in the semiconductor manufacturing process, several methods for measuring the information about the thickness and the surface shape of the transparent thin film layer has been proposed.
이러한 투명한 박막층의 두께와 그 표면 형상을 측정하는 방법의 하나로, 백색광 주사 간섭법(WSI : White-light Scanning Interferometry)이 제안되었는데, 종래의 위상 천이 간섭법(PSI : Phase Shifting Interferometry)이 가지는 2π-모호성(2π ambiguity)을 극복하여 거친면이나 고단차를 가지는 측정면도 고 분해능으로 측정할 수 있게 되었다.As a method of measuring the thickness of the transparent thin film layer and its surface shape, White-light Scanning Interferometry (WSI) has been proposed, and 2π- of the conventional Phase Shifting Interferometry (PSI) has been proposed. Overcoming the ambiguity (2π ambiguity), it is possible to measure the rough surface or the measuring surface having a high step with high resolution.
백색광 주사 간섭법의 기본 측정 원리는 백색광의 짧은 가간섭(Short Coherence Length) 특성을 이용한다. 이는 광분할기인 빔 스플리터(Beam splitter)에서 분리되는 기준광과 측정광이 거의 동일한 광경로차(Optical path difference)를 겪을 때에만 간섭신호(Interference signal)가 발생하는 원리를 이용한다.The basic measurement principle of white light scanning interferometry utilizes the short coherence length characteristic of white light. This uses the principle that the interference signal is generated only when the reference light and the measurement light separated by the beam splitter, which is an optical splitter, experience almost the same optical path difference.
그러므로, 측정물을 광축 방향으로 PZT 액츄에이터와 같은 이송수단으로 수 나노미터(nanometer)의 미소 간격씩 이동하면서 측정 영역 내의 각 측정점에서의 간섭신호를 관찰하면, 각 점이 기준미러와 동일한 광경로차가 발생하는 지점에서 짧은 간섭신호가 발생한다.Therefore, when the measured object is observed in the direction of the optical axis by the transmission means such as the PZT actuator at small intervals of several nanometers, the interference signal at each measuring point in the measuring area is observed, the optical path difference of each point is equal to the reference mirror. At this point, a short interference signal is generated.
이러한 간섭신호의 발생 위치를 측정 영역 내의 모든 측정점에서 산출하면 측정면의 3차원 형상에 대한 정보를 획득하게 되고, 획득된 3차원 정보로부터 박막층의 두께 및 형상을 측정하게 된다.When the generation position of the interference signal is calculated at all measurement points in the measurement area, information on the three-dimensional shape of the measurement surface is obtained, and the thickness and shape of the thin film layer are measured from the obtained three-dimensional information.
한편, 투명한 박막층의 두께와 그 표면 형상을 측정하는 방법으로는 음향광학변조필터(AOTF : Acoustic Optics Tunable Filter)를 사용하는 방법이 있다. 음향광학변조필터를 사용하는 방법은 음향광학변조필터가 특정 파장 대역의 광만을 선택적으로 투과함으로써, 백색광 주사 간섭법에서 PZT 액츄에이터가 측정물을 광축 방향으로 미소 간격씩 이동시키는 것과 동일한 효과를 얻는다.On the other hand, there is a method of measuring the thickness of the transparent thin film layer and its surface shape using an Acoustic Optics Tunable Filter (AOTF). In the method using the acoustooptic modulation filter, the acoustooptic modulation filter selectively transmits light of a specific wavelength band, thereby obtaining the same effect as the PZT actuator in the white light scanning interferometry to move the measurement object by minute intervals in the optical axis direction.
상기와 같은 두 방법의 일 예로 한국특허공개공보 제2000-0061037호와 한국특허공개공보 제2004-0004825호에 개시되어 있는바 구체적인 설명은 본 명세서에서 생략한다.Examples of the two methods as described above are disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2000-0061037 and Korean Patent Publication No. 2004-0004825, which will not be described in detail.
그런데, 박막층의 두께 및 형상을 측정하기 위한 상기의 두 방법은 모두 측정시간이 길고, 측정된 데이터의 량이 많으며, 측정된 데이터를 분석하기 위한 데이터의 처리시간 또한 많이 소요되는 문제점이 제기되고 있다.However, the above two methods for measuring the thickness and shape of the thin film layer have a long measurement time, a large amount of measured data, a problem that takes a lot of processing time of the data for analyzing the measured data.
예컨대, 백색광 주사 간섭법의 경우에는 한 픽셀에 대해 PZT 액츄에이터가 측정물을 광축 방향으로 경우에 따라 수백 나노미터를 수 나노미터(nanometer)의 미소 간격씩 이동시키면서 CCD 카메라으로 촬영하게 되어 그 촬영에 소요되는 시간이 길고, 이에 따른 데이터의 량이 많아진다.For example, in the case of the white light scanning interference method, a PZT actuator moves a measurement object in a direction of an optical axis to a pixel by several hundreds of nanometers at a small interval of several nanometers (nanometer). The time required is long, and accordingly the amount of data becomes large.
또한, 음향광학변조필터를 이용한 방법은 고가의 음향광학변조필터를 사용하여야 하는 단점이 있다.In addition, the method using the acoustic optical modulation filter has a disadvantage that an expensive acoustic optical modulation filter should be used.
따라서, 본 발명의 목적은 두께 및 형상을 측정하는데 소요되는 시간을 감소시키면서도 제조 비용을 절감할 수 있는 두께 및 형상 측정 시스템을 제공하는 것이다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a thickness and shape measurement system that can reduce manufacturing costs while reducing the time required to measure thickness and shape.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 광을 방출하는 광원을 갖는 두께 및 형상 측정 시스템에 있어서, 입사되는 광의 경로에 대한 수직 방향에 대해 소정 각도 기울어져 배치되는 기준 미러와; 상기 광원으로부터의 상기 광을 측정 대상물 및 상기 기준 미러로 분리 조사하는 광 분할부와, 상기 기준 미러와 상기 광 분할부 사이에 배치되어 소정의 간섭 파장 범위의 광을 투과하는 간섭 필터를 갖는 광 간섭모듈과; 상기 간섭 파장 범위를 포함하는 파장 분산 범위를 가지며, 상기 측정 대상물로부터 반사되는 광과 상기 기준 미러로부터 반사되는 광을 분광하는 분광부와; 상기 분광부에 의해 분광된 광이 결상되는 결상부와; 상기 결상부에 결상된 광의 파장 범위 중 상기 간섭 파장 범위를 제외한 파장 범위의 광에 기초하여 상기 측정 대상물의 두께에 대한 정보를 산출하고, 상기 산출된 두께에 대한 정보와 상기 결상부에 결상된 광 중 상기 간섭 파장 범위 내의 광에 기초하여 공간-캐리어 위상 측정법(Spatial-carrier phase measurement methods)에 따라 상기 측정 대상물의 형상에 대한 정보를 산출하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 두께 및 형상 측정 시스템에 의해 달성될 수 있다.The object is, according to the present invention, a thickness and shape measurement system having a light source for emitting light, the system comprising: a reference mirror disposed at an angle with respect to a direction perpendicular to a path of incident light; An optical interference unit having a light splitting unit for separately irradiating the light from the light source to the measurement object and the reference mirror, and an interference filter disposed between the reference mirror and the light splitting unit to transmit light having a predetermined interference wavelength range A module; A spectroscope having a wavelength dispersion range including the interference wavelength range, and for spectroscopy light reflected from the measurement object and light reflected from the reference mirror; An imaging unit in which light spectroscopically formed by the spectroscope is formed; The information on the thickness of the measurement target is calculated based on the light in the wavelength range excluding the interference wavelength range among the wavelength ranges of the light formed in the imaging unit, the information on the calculated thickness and the light in the imaging unit And a control unit for calculating information on the shape of the measurement object according to spatial-carrier phase measurement methods based on light in the interference wavelength range. Can be achieved by
여기서, 상기 간섭 필터의 상기 간섭 파장 범위의 상한치는 상기 분광부의 상기 파장 분산 범위의 상한치와 일치하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the upper limit of the said interference wavelength range of the said interference filter matches the upper limit of the said wavelength dispersion range of the said spectral part.
그리고, 상기 광 간섭모듈은 마이켈슨(Michelson) 간섭모듈, 리닉(Linnik) 간섭모듈 및 미라우(Mirau) 간섭모듈 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The optical interference module may include any one of a Michelson interference module, a Linnik interference module, and a Mirau interference module.
그리고, 상기 제어부는 수학식 (여기서, d는 상기 두께에 대한 정보이고, k1 및 k2는 인접하는 두 최대점에 대한 전파상수이고, n(k1) 및 n(k2)은 각각 k1 및 k2 에서의 복소 굴절률의 흡수 계수이다)에 의해 상기 두께에 대한 정보를 산출할 수 있다.And, the control unit is an equation (Where d is information on the thickness, k1 and k2 are propagation constants for two adjacent maximum points, and n (k1) and n (k2) are absorption coefficients of complex refractive indices at k1 and k2, respectively) The information on the thickness can be calculated.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 두께 및 형상 측정장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 광원(10), 빔 스플리터(20)(Beam splitter), 간섭모듈(30), 측정부(100), 분광부(40), 결상부(50) 및 제어부(60)를 포함한다.Thickness and shape measuring apparatus according to the present invention, as shown in Figure 1, the
광원(10)은 단색광, 예컨대 백생광을 방출하며, 대략 70W 정도의 텅스텐-할로겐 램프를 사용할 수 있다. 여기서, 광원(10)으로부터 출광된 광은 출광방향으로 광 파이버(11)의 일측에 연결된다.The
광 파이버(11)는 그 일측을 통해 입사되는 광을 타측으로 전송된다. 광 파이버(11)의 타측은 고정부재(12)에 의해 고정된다. 여기서, 고정부재(12)의 중앙에는 핀홀이 마련되어 광 파이버(11)의 타측이 연결될 수 있다. 그리고, 핀홀을 통해 출사되는 광은 핀홀을 중심으로 펴져나간다.The
고정부재(12)와 빔 스플리터(20) 사이에는 제1 볼록렌즈(13)가 배치된다. 여기서, 광 파이버(11)로부터 출사되는 광은 제1 볼록렌즈(13)를 투과하면서 일정 한 폭으로 정렬된다.The
제1 볼록렌즈(13)를 투과한 광은 제1 볼록렌즈(13)로부터 소정 거리를 두고 위치하는 빔 스플리터(20)에 입사된다. 여기서, 빔 스플리터(20)는 입사되는 광을 대략 50:50의 비율로 분리시킬 수 있는 무편광 튜브(Non Polarized Cube) 형태를 가질 수 있다. 여기서, 빔 스플리터(20)의 반사각은 광의 입사방향에 대해 약 45ㅀ 정도이므로, 반사되는 광은 입사방향에 수직하게 반사된다.The light transmitted through the first
빔 스플리터(20)에 의해 반사되어 측정부(100)에 거치된 측정 대상물(200)로 향하는 광은 간섭모듈(30)에 입사된다. 여기서, 본 발명에 따른 간섭모듈(30)은 마이켈슨(Michelson) 간섭모듈(30)을 사용하는 것을 일 예로 한다.The light reflected by the
간섭모듈(30)은 광 분할부(31), 기준 미러(34) 및 간섭 필터(32)를 포함할 수 있다.The
광 분할부(31)는 광원(10)으로부터 방출되어 빔 스플리터(20)를 거쳐 간섭모듈(30)로 입사되는 광을 측정 대상물(200) 및 기준 미러(34)로 분리 조사한다. 여기서, 광 분할부(31)는 무편광 튜브(Non Polarized Cube) 형태의 빔 스플리터(20)일 수 있다.The
광 분할부(31)로부터 출광되어 측정 대상물(200) 및 기준 미러(34)를 향하는 광 경로 상에는 광 분할부(31)로부터 출광된 광을 집광하는 제2 볼록렌즈(33) 및 제3 볼록렌즈(35)가 배치된다.The second
간섭 필터(32)는 광 분할부(31)와 제2 볼록렌즈(33) 사이에 배치된다. 여기서, 간섭 필터(32)는 소정의 간섭 파장 범위의 광을 선택적으로 투과시킨다. 본 발명에서는 간섭 필터(32)가 630nm ~ 633nm의 파장의 광 만을 선택적으로 투과시키는 것을 일 예로 하여 설명한다. 여기서, 간섭 필터(32)는 제2 볼록렌즈(33)와 기준 미러(34) 사이에 배치될 수 있음은 물론이다.The
간섭 필터(32)를 통과한 630nm ~ 633nm의 파장의 광은 제2 볼록렌즈(33)를 거쳐 기준 미러(34)에서 반사되어 다시 제2 볼록렌즈(33) 및 간섭 필터(32)를 거쳐 광 분할부(31)를 향한다.Light having a wavelength of 630 nm to 633 nm passing through the
기준 미러(34)는 입사되는 광의 경로에 대한 수직 방향에 대해 소정 각도 기울어져 배치된다. 이에 따라, 제어부(60)가 후술할 공간-캐리어 위상 측정법(Spatial-carrier phase measurement methods)을 이용하여 형상에 대한 정보를 산출할 때 사용되는 공간 캐리어 주파수(Spatial carrier frequency)를 획득할 수 있게 된다.The
제3 볼록렌즈(35)를 통과한 광은 측정 대상물(200)로부터 반사될 때 그 파장의 변화를 일으킨다. 여기서, 측정 대상물(200)로부터 반사되는 광의 파장의 변화는 측정 대상물(200)의 두께 및 형상에 대한 정보를 갖게 된다.The light passing through the third
측정 대상물(200)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 등의 판면에 소정의 불투명의 금속 패턴(201)이 형성되어 있고, 금속 패턴(201) 및 판면에는 투명 박막(202)이 도포되어 있다. 여기서, 도 2의 미설명 참조번호 RS는 두께 및 형성 측정에 있어서의 기준면이다.As shown in FIG. 2, the
한편, 측정 대상물(200) 및 기준 미러(34)로부터 각각 반사되어 광 분할부(31)로 입사된 광은 광 분할부(31) 및 빔 스플리터(20)를 거쳐 분광부(40)에 입력 된다.On the other hand, the light reflected from the
분광부(40)는 간섭 필터(32)의 간섭 파장 범위를 포함하는 파장 분산 범위로 입사되는 광을 분광한다. 여기서, 간섭 필터(32)의 간섭 파장 범위의 상한치는 분광부(40)의 파장 분산 범위의 상한치와 일치할 수 있다. 전술한 바와 같이, 간섭 필터(32)의 간섭 파장 범위가 633nm인 경우, 분광부(40)의 파장 분산 범위의 상한치도 대략 633nm가 된다. 본 발명에서는 분광부(40)의 파장 분산 범위가 400nm ~ 633nm 인 것을 일 예로 하여 설명한다.The
여기서, 분광부(40)는 회절격자(42), 빔 스플리터(41), 제4 볼록렌즈(43)를 포함할 수 있다. 여기서, 빔 스플리터(20)로부터 입사되는 광은 회절격자(41)를 통과하여 빔 스플리터(42)로부터 반사되어 결상부(50)로 향하게 된다. 여기서, 빔 스플리터(42)로부터 결상부(50)로 향하지 않는 파장의 광은 차단부재(44)에 흡수되어 소멸한다.The
여기서, 도 1에 도시된 미설명 참조번호 43은 차단부재(44)를 향하는 광을 차단부재로 모으는 볼록렌즈이다.Here,
분광부(40)에 의해 400nm ~ 633nm의 파장 분산 범위로 분광된 광은 결상부(50)에 결상된다. 결상부(50)는, 예컨대, CCD 카메라는 분광부(40)에 마련된 제4 볼록렌즈에 의해 초점이 맞춰지는 광을 결상하며, 결상된 광을 스켄하여 각 정보를 추출한다.Light spectroscopically distributed by the
여기서, 분광부(40)에 의해 400nm ~ 633nm의 파장으로 분광된 광 중 간섭 필터(32)의 간섭 파장 범위인 630nm ~ 633nm의 파장을 갖는 광은 기준 미러(34)로부 터 반사된 광과 측정 대상물(200)로부터 반사된 광 간의 간섭이 발생한 파장 범위에 해당하여, 측정 대상물(200)의 형상에 대한 정보를 포함한다. 그리고, 400nm ~ 633nm의 파장으로 분광된 광 중 간섭 파장 범위를 이외의 400nm ~ 630nm의 파장의 광은 측정 대상물(200)로부터 반사된 광으로 측정 대상물(200)의 두께에 대한 정보를 포함한다.Here, the light having a wavelength of 630 nm to 633 nm, which is the interference wavelength range of the
도 3은 분광부(40)에 의해 분광되어 결상부(50)에 결상된 광을 제어부(60)가 파장 단위로 분석한 그래프이다. 여기서, 도 3의 그래프의 x축은 측정 대상물(200)에 대해 측정된 한 라인의 좌표이고, λ축은 광의 파장의 좌표이다.3 is a graph in which the
이하에서는, 도 3을 참조하여 제어부(60)가 결상부(50)를 통해 결상된 광에 포함된 정보에 기초하여 측정 대상물(200)의 두께 및 형상에 대한 정보를 산출하는 과정을 설명한다.Hereinafter, a process of calculating information on the thickness and shape of the
먼저, 제어부(60)는 결상부(50)를 통해 결상된 광 중 400nm ~ 630nm의 파장의 광을 분석하여, [수학식 1]을 이용하여 측정 대상물(200)의 두께에 대한 정보를 산출한다.First, the
[수학식 1][Equation 1]
여기서, d는 두께에 대한 정보이고, k1 및 k2는 인접하는 두 최대점에 대한 전파상수이고, n(k1) 및 n(k2)은 각각 k1 및 k2 에서의 복소 굴절률의 흡수 계수이다.Where d is information on thickness, k 1 and k 2 are propagation constants for two adjacent maximum points, and n (k 1 ) and n (k 2 ) are the complex refractive indices of k 1 and k 2 , respectively. Absorption coefficient.
그런 다음, 제어부(60)는 결상부(50)를 통해 결상된 광 중 630nm ~ 633nm의 광과 [수학식 1]을 통해 산출된 두께에 대한 정보에 기초하여, 공간-캐리어 위상 측정법(Spatial-carrier phase measurement methods)에 따라 측정 대상물(200)의 형상에 대한 정보를 산출한다.Then, the
이하에서는, 제어부(60)가 공간-캐리어 위상 측정법(Spatial-carrier phase measurement methods)에 따라 측정 대상물(200)의 형상에 대한 정보를 산출하는 과정을 설명한다.Hereinafter, a process in which the
먼저, 백색광 주사 간섭법(WSI : White-light Scanning Interferometry)에서 두께 및 형상에 대한 정보는 [수학식 2]를 만족한다.First, the information on the thickness and shape in the white light scanning interferometry (WSI) satisfies [Equation 2].
[수학식 2][Equation 2]
여기서, Er 및 Et는 각각 기준 미러(34)와 측정 대상물(200)에서 반사되는 광의 파면함수이고, ψ(d)는 측정 대상물(200)의 박막(202)에 의한 위상 변화를 나타낸 것이다.Here, E r and E t are wavefront functions of the light reflected from the
여기서, 라 가정하면, 형상에 대한 정보 h는 [수학식 3]에 의해 산출된다.here, Assume that the shape information h is calculated by Equation 3 below.
[수학식 3][Equation 3]
여기서, k0은 간섭 필터(32)의 투과 파장을 나타낸다.Here, k 0 represents the transmission wavelength of the
여기서, 전체 위상 함수인 φ(x)은 공간-캐리어 위상 측정법(Spatial-carrier phase measurement methods)에 따라 산출된다. 즉, 전술한 바와 같이, 간섭모듈(30)의 기준 미러(34)를 소정 각도 기울임으로서 기준 미러(34)로부터 반사되는 광과 측정 대상물(200)로부터 반사되는 광 간의 간섭무늬에 고주파수인 공간 캐리어 주파수(Spatial carrier frequency)를 형성하여, 공간-캐리어 위상 측정법(Spatial-carrier phase measurement methods)에 적용하게 된다.Here, φ (x), which is a total phase function, is calculated according to spatial-carrier phase measurement methods. That is, as described above, the spatial carrier having a high frequency in the interference fringe between the light reflected from the
즉, [수학식 1]에 공간-캐리어 위상 측정법(Spatial-carrier phase measurement methods)의 공간 캐리어 주파수(Spatial carrier frequency) 개념이 도입되면, [수학식 4]와 같이 표현된다.That is, when the concept of spatial carrier frequency of spatial-carrier phase measurement methods is introduced in [Equation 1], it is expressed as in [Equation 4].
[수학식 4][Equation 4]
여기서, [수학식 4]의 i0(x), γ(x)를 각각 a(x) 및 b(x)로 치환하고, 공간 캐리어 주파수(Spatial carrier frequency) f0를 인가하면, 간섭신호 I(x)는 [수학식 5]와 같이 표현될 수 있다.Here, when i 0 (x) and γ (x) of Equation 4 are replaced with a (x) and b (x), respectively, and a spatial carrier frequency f 0 is applied, the interference signal I (x) may be expressed as shown in [Equation 5].
[수학식 5][Equation 5]
여기서, 이다.here, to be.
그리고, 제어부(60)는 [수학식 5]에 대해 패스트 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform)을 수행하여 [수학식 6]으로 표현되는 주파수 특성 함수를 얻게 된다.In addition, the
[수학식 6][Equation 6]
여기서, A(fx)는 a(x)의 패스트 퓨리에 변환에 따른 dc 성분을 나타내고, C(fx)는 c(x)의 패스트 퓨리에 변환에 따른 총 위상함수인 φ(x) 정보를 포함하게 된다.Here, A (f x ) denotes a dc component according to the fast Fourier transform of a (x), and C (f x ) includes φ (x) information, which is a total phase function according to the fast Fourier transform of c (x). Done.
그리고, C*(fx)는 C(fx)의 컨쥬게이트(Conjugate)를 나타낸다.C * (f x ) represents a conjugate of C (f x ).
[수학식 6]에서와 같이, 공간 캐리어 주파수(Spatial carrier frequency) f0에 의해 dc 성분 A(fx)와 C(fx-f0)가 분리될 수 있으며, 위상함수 φ(x)를 얻기 위해 C(fx-f0)를 필터링하게 된다.As shown in Equation 6, the dc components A (f x ) and C (f x -f 0 ) can be separated by the spatial carrier frequency f 0 , and the phase function φ (x) can be separated. Filter C (f x -f 0 ) to get it.
그런 다음, 제어부(60)는 C(fx)에 대해 센터링(Centering)을 수행하고, 센터링된 C(fx)를 다시 역 패스트 퓨리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform)을 수행함으로써, c(x)를 얻을 수 있다.By that do the following, the
그리고, 제어부(60)는 산출된 c(x)를 이용하여 φ(x)를 산출함으로써, 측정 대상물(200)의 형상에 대한 정보를 산출하게 된다.And the
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그리고 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다. Although some embodiments of the invention have been shown and described, it will be apparent to those skilled in the art that modifications may be made to the embodiment without departing from the spirit or spirit of the invention. . And the scope of the invention will be defined by the appended claims and equivalents thereof.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 두께 및 형상을 측정하는데 소요되는 시간을 감소시키면서도 제조 비용을 절감할 수 있는 두께 및 형상 측정 시스템이 제공된다.As described above, according to the present invention, there is provided a thickness and shape measurement system that can reduce manufacturing costs while reducing the time required to measure thickness and shape.
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