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KR20060117759A - 비등방 측정용 자체 회전 타원해석기 - Google Patents

비등방 측정용 자체 회전 타원해석기

Info

Publication number
KR20060117759A
KR20060117759A KR1020050040291A KR20050040291A KR20060117759A KR 20060117759 A KR20060117759 A KR 20060117759A KR 1020050040291 A KR1020050040291 A KR 1020050040291A KR 20050040291 A KR20050040291 A KR 20050040291A KR 20060117759 A KR20060117759 A KR 20060117759A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
specimen
analyzer
elliptical
head
elliptical analyzer
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020050040291A
Other languages
English (en)
Inventor
오혜근
안일신
Original Assignee
안일신
오혜근
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 안일신, 오혜근 filed Critical 안일신
Priority to KR1020050040291A priority Critical patent/KR20060117759A/ko
Publication of KR20060117759A publication Critical patent/KR20060117759A/ko
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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/21—Polarisation-affecting properties
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    • G—PHYSICS
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    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/286—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q involving mechanical work, e.g. chopping, disintegrating, compacting, homogenising
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Abstract

본 발명은 시편이 지닌 비등방성을 측정하기 위한 타원해석기에 관한 것으로서, 본 발명의 목적은 타원해석기를 소형화 시키고 타원해석기 자체를 회전시켜 시편을 측정하는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 타원해석기는 시편을 지지하는 시편 장착대와, 상기 시편 장착대에 수직으로 이격 설치된 타원해석기 헤드 지지대와, 상기 타원해석기 헤드 지지대에 설치되어 상기 시편을 매핑하는 타원해석기 헤드와, 상기 타원해석기 헤드 지지대에 설치되어 상기 타원해석기 헤드를 상기 시편의 검사면의 수직축에 대해 회전시키는 타원 해석기 헤드 회전유닛을 포함한다.
타원해석기, 비등방성, 시편, 균질도

Description

비등방 측정용 자체 회전 타원해석기 {Rotatable ellipsometer for anisotropy measurement}
도 1a은 종래 타원해석기의 사시도이다.
도 1b는 종래 타원해석기의 광원부, 편광발생부, 편광분석부, 광검출부의 구조도이다.
도 2는 종래 기술에서 시편의 비등방성을 측정시 시편의 회전 면적을 설명하는 도면이다.
도 3는 본 발명에 의한 타원해석기의 사시도이다.
도 4은 본 발명에 의한 타원해석기 헤드의 구조도이다.
도 5는 본 발명의 타원해석기 헤드의 광경로 및 변조의 개략도이다.
도 6은 타원해석기 헤드를 다수개로 구성하여 타원해석기 헤드 지지대에
2차원으로 배열한 저면도이다.
도 7은 타원해석기 헤드를 다수개 이용시 타원해석기 헤드 회전 연동기구의 개략도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110: 광원부 111: 집광렌즈
112: 거울 113: 광경로초점
120: 편광발생부 130: 시편 131: 시편상의 측정위치(A) 140: 시편장착대
150: 시편장착대 회전유닛 160: 편광분석기
161: 보상기 162: 편광기
170: 광검출부 180: 광학대
190: 광학대 장착부 210/220: X-Y축 이동 스테이지
210: X축 아암 220: Y축 아암
300: 타원해석기 헤드 301: 타원해석기 헤드 지지대
302: 타원해석기 헤드 회전유닛 303: 내부제어기
304: 전선 및 광섬유 305: 타원해석기 헤드 제어부
400: 모터 410: 회전 연동기구
본 발명은 광학분석장비 중 타원해석기(ellipsometer)에 관한 것으로서, 더 상세하게는 방향에 따라 광특성이 다른 시편을 분석하기 위한 비등방성 측정용 타원해석기에 관한 것이다.
타원해석기술(ellipsometry)이란 특정 편광상태를 가지고 있는 광을 시편에 입사시킨 후, 그 반사된 광의 변화된 편광상태를 분석하여 시편이 지니고 있는 광 학적 정보를 수집하는 기술이다. 이는 시편이 지닌 광학적 성질을 파악할 수 있을 뿐만 아니라, 시편이 박막인 경우, 시편의 두께도 추출할 수 있다. 상기의 기술을 이용하여 시편을 분석하는 장비를 타원해석기(ellipsometer)라 한다. 만일, 시편이 비등방성인 경우에는 시편을 회전시키면서 시편의 방향에 따른 타원해석값을 측정함으로써 비등방 측정용 타원해석기로 사용이 가능하다. 이하 기존의 타원해석기에 관해 도면을 참조하여 설명한다.
도 1a은 종래 기술에 따른 타원해석기의 사시도이다. 도 1a를 참조하면, 기존의 일반적인 타원해석기는 광원부(110), 편광발생부(120), 측정하고자 하는 시편(130)이 놓인 시편 장착대(140), 시편 장착대(140)를 회전시키기 위한 회전유닛(150), 편광발생부(160), 광검출부(170) 및 광학대(180)로 구성된다.
광학대는 두개의 아암이 부착되어 있으며 하나의 아암에 광원부(110)및 편광발생부(120)가 설치되며 다른 아암에는 편광분석부(160) 및 광검출부(170)가 설치된다.
즉, 종래 타원해석기의 광학대(180)에 설치된 광학부품들의 개략도인 도 1b를 참조하면, 광학대(180)에는 광원부(110)와 상기 광원부(110)에서 나온 광을 편광시켜 시편에 광을 입사하기 위한 편광발생부(120)와, 시편에 반사되어 편광상태가 변한 편광을 수용하여 이를 특정한 방향으로 통과시키는 편광분석부(160)와, 편광분석부(160)를 통과한 광의 밝기를 검출하기 위해 광을 전기적 신호로 변화시키는 광검출부(140)가 장착되어 있다. 이때, 편광발생부(120)와 편광분석부(160)는 통상 보상기(161)와 편광기(162)로 구성되고 이들 각 부품을 측정전 캘리브레이션 을 위한 위치 제어를 위해 이들 각 부품을 구동하는 (도시되지 않은)구동 모터가 각각 설치되어 있다.
상기 장치를 살펴보면, 광원부(110)에서 나온 광이 편광발생부(120)를 통해 편광상태를 갖는 광이 되어 시편으로 입사되면 상기 시편으로부터 반사되어 나온 편광을 편광분석부(160)가 특정한 방향으로 편광된 광만 통과시킨다. 통과된 광은 파장별로 광검출부(170)에서 검출하고 검출된 신호를 컴퓨터 등으로 파형을 분석하여 시편이 가지고 있는 광학 정보가 분석된다.
한편, 종래의 시편의 비등방성을 측정하기 위한 타원해석기는 시편(130)을 올려놓은 시편 장착대(140)가 회전을 하게 되어 있어, 측정하고자 하는 시편(130)을 상기 시편 장착대(140)에 올려 놓아 시편을 회전시켜 여러 방향에서 시편을 측정하도록 되어 있다.
이러한 종래의 기술은 시편을 측정하기 위해 시편을 회전시켜야 한다는 단점이 있다. 소형 시편의 경우 종래의 기술로도 측정이 어렵지 않았으나 대형 시편의 비등방성을 알아보는 경우 상기 시편을 회전할 수 있는 대형의 회전장치가 필요하다. 특히 상기 대형 시편의 모서리 부분을 측정하기 위해서는 상기 대형 시편의 대각선의 길이를 회전 반경으로 하는 원 면적에 해당하는 대형 시편 장착대와 상기 장착대를 회전 시키는 대형의 회전장치가 필요하다. 이런 경우 타원해석기의 크기가 대형화 될 뿐 아니라 상기 장착대 회전장치를 구동하기 위해 대형의 모터가 필요하고 타원해석기 전력 소모가 많아지게 된다. 또한 대형의 시편이 회전을 하므로 회전에 의해 상기 대형 시편이 파손될 우려가 있다.
종래의 타원해석기는 시편의 비등방성을 측정시, 시편이 회전을 해야 하므로 타원해석기의 크기가 시편의 크기에 비해 몇 배 이상의 크기를 가져야 상기 시편의 비등방성 측정이 가능하다.
즉, 도 2를 참고로 설명을 하면, 한 변의 길이가
Figure 112005025243993-PAT00001
인 정사각형 형상의 시편의 비등방성을 측정할 때 종래의 타원해석기는 상기 시편의 모든 면적의 비등방성을 매핑하기 위해서,
Figure 112005025243993-PAT00002
Figure 112005025243993-PAT00003
의 회전반경을 수용해야 한다. 즉, 면적이
Figure 112005025243993-PAT00004
인 정방형 시편의 모서리 지점인 A(131)위치의 비등방성을 측정하기 위해서는
Figure 112005025243993-PAT00005
의 시편 회전면적이 필요하다. 또한 도 1에 도시된 바와 같이 고정식 광학대의 장착부(190)는 시편장착대의 간섭을 피하기 위해서 시편장착대의 이동범위 밖의 위치에서 타원해석기의 본체부에 장착 되어야 한다. 따라서 시편이 커지면 타원해석기도 전체적으로 대형화되는 문제가 있다.
더욱이 시편의 측정부위와 타원해석기의 광경로 촛점 위치를 맞추기 위해서 시편을 이동해야 하는데, 시편을 상기 위치로 이동하기 위해서는 상기 시편을 수동 또는 자동으로 이동하는 장치를 추가 구성해야 한다. 수동으로 시편을 이동하는 경우는 측정하고자 하는 시편이 대형의 시편일 경우, 상기 시편의 이동이 수월치 않으며 자동으로 상기 시편 이동 장치를 구성시, 시편 회전장치 외에 추가로 구동 장치가 필요하다. 이때 상기 이동장치의 위치가 상기 회전장치 장착 위치와 가깝기 때문에 추가구성이 쉽지 않으며 대형 시편을 측정하기 위해서는 이동장치 역시 대형의 장치가 필요하게 된다.
이상을 정리하면 종래의 비등방성 측정용 타원해석기는 시편을 회전하는 시편장착대에 놓고 비등방성을 측정할 경우 시편 크기
Figure 112005025243993-PAT00006
배의 해당하는 작업공간이 있어야 시편 전체의 측정이 가능하게 된다. 따라서 시편이 커지면 타원해석기 자체도 대형화된다. 더욱이 타원해석기에서 대면적의 시편을 측정할 경우 시편 장착대를 회전시킬때 시편의 부하로 인해 큰 구동력이 필요하게 된다. 한편 시편의 측정위치를 타원해석기의 광경로 촛점과 맞추기 위해서는 시편을 이동시켜야 되는데, 이때 추가의 상기 시편의 이동 구동장치를 구성하는 경우 상기 구동장치의 추가구성이 쉽지 않으며 상기 장치의 추가 구성시 상기 시편의 회전장치와 마찮가지로 큰 구동 장치가 필요하고 타원해석기가 대형화 된다. 상술한 종래 기술에서는 시편 자체가 움직이므로 시편의 움직임에 의해 시편이 파손될 위험이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 대형 시편의 비등방성의 매핑(mapping)이 가능한 소형의 비등방 측정용 타원해석기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 대형 시편의 비등방성 매핑시 전력 소모가 적고 제작 비용이 감소되는 비등방성 측정용 타원해석기를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 타원해석기는, 시편을 지지하는 시편 장착대와, 상기 시편 장착대에 수직으로 이격 설치된 타원해석기 헤드 지지대와, 상기 타원해석기 헤드 지지대에 설치되어 상기 시편을 매핑하는 타원해석기 헤드와, 상기 타원해석기 헤드지지대에 설치되어 상기 타원해석기 헤드를 상기 시편의 검사면의 수직축에 대해 회전시키는 타원해석기 헤드 회전유닛을 포함한다. 상기 타원해석기는 상기 타원해석기 헤드 지지대를 상기 시편의 검사면에 평행한 2개의 교차축을 따라 이동시키는 X-Y축 이동 스테이지를 더 포함할 수 있다. 상기 시편 장착대는 고정될 수 있다. 상기 타원해석기 헤드 지지대에는 타원해석기 헤드와 이를 회전시키는 타원해석기 헤드 회전유닛이 어레이 형태로 복수개가 배열될 수 있다. 상기 타원해석기 헤드 지지대는 상기 시편 장착대에 대해 수직으로 이동이 가능하다. 상기 타원해석기 헤드 회전유닛은 상기 타원해석기 헤드를 360도의 범위내에서 정회전 및 역회전을 할 수 있다.
상기 타원해석기 헤드는 발광부와 수광부를 포함하고, 상기 발광부는 광원부와 편광발생부를 포함하고, 상기 수광부는 편광분석부와 광검출부를 포함하고, 상기 광원부, 편광발생부, 시편의 검사면, 편광분석부 및 광검출부로 연결되는 광 경로상에 적어도 하나의 광경로 변조 수단을 포함할 수 있다. 이때, 상기 광경로 변조 수단은 거울을 포함 할 수 있다. 또한 상기 광경로 변조 수단이 광원부와 편광발생부 사이와, 편광분석부와 광검출부 사이에 각각 하나씩 배치될 수 있다. 상기 광원부와 광검출부는 외부에 마련된 광원부 및 광검출 센서와 이에 연결된 광섬유를 포함할 수 있다. 상기 타원해석기 헤드는 상기 편광발생부와 편광분석부를 구동 하여 광의 편광 특성을 변화시키기 위한 편광변조 장치를 포함할 수 있다. 상기 편광변조장치는 1개의 회전구동수단을 포함하며, 상기 회전구동수단에 의해 편광발생부 및 편광분석부가 서로 동일한 회전각을 가지도록 기구적으로 연동되어 회전 구동될 수 있다. 상기 광원부와 광검출부는 외부에 마련된 광원부 및 광 검출센서와 이에 연결된 광섬유를 포함할 수 있다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명에 따른 타원해석기의 사시도이다. 본 발명의 타원해석기는 시편을 놓을 수 있는 시편 장착대(140)와, X-Y축 이동 스테이지(210/220)와, 타원해석기 헤드 지지대(301)와, 타원해석기 헤드 회전유닛(302)과, 타원해석기 헤드(300)를 포함한다.
X-Y축 이동 스테이지(210/220)는 시편장착대(140)의 후면에 직립 설치된 지지대(145)에 의해 상기 시편장착대(140)의 수직 상방에 상기 시편 장착대(140)와 수평하게 위치한다. 상기 X-Y축 스테이지(210/220)는 Y축 아암(220)과 그의 하부에 설치된 X축 아암(210)으로 구성되며, 타원해석기 헤드 지지대(301)가 X축 아암(210) 하부에 연결되어 있다. 타원해석기 헤드 지지대 하부에는 타원해석기 헤드 회전유닛(302)이 설치된다. 타원해석기 헤드(300)는 타원해석기 헤드 회전유닛(302)에 연결되어 그에 의해 Z축을 회전축으로 하여 회전이 될 수 있다.
상기 X축 아암(210), Y축 아암(220)은 서로 직교하는 방향으로 즉, 시편장착 대(140)에 수평하게 서로 직교 방향으로 설치된다. 도 3에 도시한 바와 같이 가상의 X-Y축을 설정하면, 상기 Y축 아암(220)은 Y방향으로 연장 형성되어 상기 지지대(145)에 고정되고 X축 아암(210)은 Y축 아암(220)의 하부에 X축 방향으로 연장 형성되어 Y축 아암(220)에 대해 Y축 방향으로 이동된다. 이때, Y축 아암(220)에는 X축 아암(210)을 이동시키는 구동부와 X축 아암(210)에는 타원해석기 헤드 지지대(301)를 이동시키는 구동부가 구비되어 있다. 상기 구동부는 유압실린더,공압실린더,또는 랙과 피니언등으로 구성 할 수 있으며 이러한 구성은 통상의 구동수단으로 그 설명은 생략한다. 이와 같이 구성된 상기 X축 아암(210)과 Y축 아암(220)을 이용하면 시편 표면의 전 위치로 타원해석기 헤드(300)를 이동할 수 있다.
따라서 상기 X-Y축 스테이지(210/220)를 이용하여 타원해석기 헤드(300)를 시편 표면의 모든 위치로 이동할 수 있기 때문에 시편(130)의 이동 없이 상기 시편의 전면적으로 타원해석기 헤드(300)를 이동시켜, 이동된 위치에서 타원해석기 헤드 회전유닛(302)으로 타원해석기 헤드(300)를 회전 시킴으로써 모든 방향에서의 매핑이 가능하다. 또한 시편(130)의 두께에 따라 상기 X-Y축 스테이지(210/220)는 시편 장착대(140)에 대해 (Z축 방향인) 수직으로 이동이 가능하게 할 수 있다.
즉, 상기 지지대에(145)에 대해 Y축 아암(220)이 수직으로 이동 가능하게 설치될 수 있다.
다음으로 본 발명의 타원해석기 헤드(300)의 구조에 대하여 도 4를 참조하여 좀더 자세히 설명하면, 타원 해석기 헤드 지지대(301)에 부착된 타원해석기 헤드(300)의 내부에는 광을 조사하기 위한 광원부(110)와, 상기 광원부(110)로부터 나 온 광의 세기를 증가시키는 집광렌즈(111)와, 상기 광을 일정한 각속도로 회전하면서 편광시켜 시편(130)에 광을 입사하기 위한 편광발생부(120)와, 상기 시편(130)에 반사되어 편광상태가 변한 편광을 수용하여 이를 특정한 방향으로 통과시키는 편광분석부(160)와, 편광분석부(160)를 통과한 광의 세기를 검출하기 위한 광검출부(170)와, 광경로를 변경할 수 있는 거울(112)과, 편광발생부(120) 및 편광분석부(160)를 제어하기 위한 내부제어기(303) 등이 있다. 상기 광원부(110)는 타원해석기 헤드(300) 내에 광원을 두어 광을 조사할 수 있고 광섬유(304)를 이용하여 타원해석기 헤드(300) 외부의 광원을 이용해 광을 조사하게 할 수도 있다. 상기 광원부(110)와 광검출부(170)를 포함하는 타원해석기 헤드(300)와 X-Y축 이동 스테이지 및 타원해석기 헤드 회전유닛(302)은 타원해석기 헤드(300) 외부의 타원해석기 헤드 제어부(305)에 의해 제어된다.
이러한 타원해석기의 광경로를 도 5를 참조하여 설명하면, 우선 타원해석기 헤드(300) 내부 또는 외부의 광원부로부터 광을 조사한다. 상기 광은 광경로 변경 장치인 거울(112)을 통해 광경로가 바뀌어 편광 발생장치인 편광발생부(120)를 거쳐 편광된 후 시편(130)에 입사된다. 이때 측정하고자 하는 시편 상의 소정 위치에 광경로 초점(113)이 맞도록 상기 X-Y축 이동 스테이지를 이용한다. 시편(130)에 입사된 편광된 광은 시편의 물리적 성질에 의해 편광상태가 변하게 되고 반사된다. 상기 반사된 광은 타원분석기의 편광분석부(160)를 통과한 후, 광경로 변경장치인 거울(112)에서 광경로가 변경되어 광의 밝기를 검출하기 위해 광을 전기적 신호로 변화시키는 광검출부(170)로 입사된다. 전기적 신호는 (도시되지 않은) 인터페이스 의 아날로그-디지털 컨버터에 의해 수치화되고 컴퓨터에 입력되면 파형이 분석되어 시편의 광학적 특성이 구해진다. 상기 소정 위치에서 타원해석기 헤드(300)를 회전시키면서 이와 같은 과정을 반복하여, 광의 입사 방향에 따른 시편의 특성을 구할 수 있다.
본 발명인 비등방성 측정용 자체 회전 타원해석기에서는 상기 타원해석기 헤드(300)가 회전을 하므로, 이를 소형 경량화하면, 에너지 소모가 적을 뿐 아니라 타원해석기 헤드(300)의 회전을 제어하기가 용이하다. 도 4를 참조하여 타원분석기 헤드의 소형 경량화 방법을 설명하면, 광원부(110)에서 광섬유(304)를 이용한 외부광원부(도시하지 않았음)를 이용하거나 광다이오드나 파워가 낮은 소형 광램프를 사용한다. 대신 광 세기를 향상시키기 위하여 적절한 초점거리를 가진 집광렌즈(111)를 사용하여 광원부(110) 자체를 소형화할 수 있고 광원부(110)의 소모전력을 적게하여 전체적인 동력공급을 줄일 수 있다. 타원해석기 헤드(300)를 시편(130)에, 예를 들어 약 2mm 접근시키면 타원해석기 헤드(300)와 시편(130) 사이의 광경로가 짧아져 광원부(110)의 광출력을 감소시킬 수 있다. 타원해석기 헤드(300)와 시편(130) 사이의 거리를 예를 들어 2mm로 유지하기 위하여 상기 타원해석기 헤드(300)를 시편 장착대(140)에 대해 수직(Z축 방향)으로 이동이 가능하게 구성할 수 있다. 이와 같이 타원해석기 헤드(300)의 위치를 상하수직으로 조정함으로써, 시편이 시편장착대에 로딩/언로딩 될 때, 시편(130)이 타원해석기 헤드(300)과 간섭되지 않게 할 수 있다. 또한 광원부(110)와 광검출부(170)를 타원해석기 헤드 제어부(305)에 장착된 외부 광원부와, 외부 광검출 센서와, 이들과 타원해석기 헤드(300) 을 연결하는 전선 및 광섬유(304)로 구성하면 타원해석기 헤드(300)을 좀 더 소형화 및 경량화시킬 수 있다. 또한 광의 이동 경로 중에 편광발생부(120)의 입구 부분과 편광분석부(160) 출구 부분에는 광 경로를 변경시키는 거울(112)을 사용하여 광의 경로를 편광발생부(120) 방향 및 광검출부(170) 방향으로 가게 한다. 종래 기술에 비해 본 발명의 타원해석기 헤드에 거울(112)이 더 추가 되어 타원해석기 헤드(300)의 높이는 높아질 수 있으나, 폭은 오히려 좁아지는 구조로 배열되므로 타원해석기 헤드(300)가 시편(130) 위에서 움직이며 차지하는 이동 범위를 축소할 수 있다. 또한 타원해석기 헤드의 관성모멘트를 줄일 수 있어 회전을 용이하게 제어할 수 있다. 내부 제어기(303)은 편광발생부(120) 및 편광분석부(160)를 제어하는 역할을 한다.
다음으로 상기와 같이 구성된 타원해석기의 작동에 대해 설명하고자 한다.
사용자는 우선 시편 장착대(140)의 중앙부에 시편(130)을 놓고 X-Y축 이동 스테이지(210/220)를 이용하여 측정하고자 하는 시편의 위치에 광경로 촛점(113)이 오도록 한다. 다음으로 타원해석기 헤드 회전유닛(302)를 이용하여 타원해석기 헤드(300)을 회전시킨다. 상기 과정에는 광원부(110)로부터 광이 연속적으로 조사되고 있거나 타원해석기 헤드가 일정 각을 회전할 때 광원부(110)로부터 광이 조사될 수 있다. 상기 과정 동안 시편에 입사되는 편광은 시편(130)의 물리적 특성에 의해 편광이 변하게 되고 편광분석부(160)로 반사된다. 상기 반사되어 편광분석부(160)로 들어온 광은 편광분석부(160)에 의해 변화된 편광 상태가 측정되고 다시 광경로 변경 장치인 거울(112)을 통해 광검출부(170)로 들어간다. 상기 광은 광검출부(170)로 입사되기 전, 집광렌즈(111)에 의해 빛의 세기가 증가하여 광검출부(170)에서 전기적 신호로 변하게 된다. 상기 전기적 신호를 컴퓨터를 이용하여 분석하면 시편의 광학적 특성을 알 수 있다.
광원으로 타원해석기 헤드(300) 외부의 광원을 이용하고자 할 경우는, 타원해석기 헤드(300) 외부의 광원과 타원해석기 헤드(300)의 광원부(110)에 광섬유를 연결하여 타원해석기 헤드(300) 외부의 광원을 이용할 수 있다. 또한 광검출부(170)도 전기적 신호를 외부의 측정장치와 전선으로 연결하여 전기적 신호를 외부의 측정 장치에서 분석할 수 있다. 상기와 같은 방법에서는 타원 해석기 헤드(300)이 회전을 하는 경우, 광섬유 및 전선(304)이 타원해석기 헤드(300)의 회전에 의하여 꼬일 수 있다. 이러한 경우 외부 타원해석기 헤드 제어부(305)와 타원해석기 헤드(300) 사이에 연결된 전선 및 광섬유(304)의 꼬임을 방지하기 위하여, 상기 타원해석기 헤드 회전유닛(302)에 타원 해석기 헤드 회전 위치 감지기를 장착하고 상기 타원해석기 헤드 제어부(305)는 타원해석기 헤드(300)의 회전 각도를 측정하여, 타원 해석기 헤드(300)이 360도 회전하면 다시 역방향으로 회전 하도록 할 수 있다.
한편, 도 6은 타원해석기 헤드(300)을 다수개로 구성하여 타원해석기 헤드 지지대(301)에 2차원으로 배열한 하나의 실시예로서, 도면에 도시된 바와 같이 본 발명은 대형 시편의 매핑을 보다 빠르게 하기 위해서 타원해석기 헤드(300)을 어레이 형태로 다수 개를 타원해석기 헤드 지지대(301)에 설치하여 시편의 매핑시, 매핑에 걸리는 시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 상기 타원해석기 헤드(300)는 다수개가 1차원으로 배열될 수도 있고 특정 패턴을 갖지 않고 불규칙적으로 배열될 수도 있다.
이때, 헤드지지대에는 상기 타원해석기 헤드의 각각에 대응하는 다수개의 타원해석기 헤드 회전유닛을 장착하여 타원해석기 헤드를 개별적으로 회전시킬 수 있다. 이와 다르게, 도 7을 보면, 상기 각각의 타원해석기 헤드(300)가 동시에 회전하도록 기어 또는 벨트-폴리등의 타원해석기 헤드 회전 연동기구(410)에 의해 서로 연동시키고, 하나의 모터(400)로 다수개의 타원해석기 헤드(300)를 동시에 회전시킬 수도 있다. 타원해석기 헤드(300)를 서로 연동시키는 상기 기어와 같은 회전 연동기구(410)는 종래에 이미 알려진 주지관용의 기술로서 그에 대한 자세한 설명은 생략한다. 상기 연동기구는 기어이외에 폴리 및 벨트와 같은 연동기구가 사용될 수도 있다.
본 발명에 따른 자체 회전형 타원해석기는, 비등방성 측정을 위해 시편을 회전시키는 기존의 기술에 비하여 다음과 같은 효과가 있다.
첫번째, 시편이 고정되어 있으므로 회전에 따르는 파손의 위험이 없다.
두번째, 시편이 고정되어 있으므로 대형 시편의 비등방성 측정도 가능하다.
세번째, 타원해석기 헤드가 소형이면서 회전을 하므로 대형시편 위를 움직이면서 측정이 가능하여 균질도 측정을 위한 매핑(mapping)이 가능하다.
네번째, 타원해석기가 소형이므로 다수의 타원해석기를 1차원 또는 2차원 배열 구조로 제작하여 대형 시편의 비등방성 측정에 걸리는 시간을 단축시킬 수 있 다.

Claims (6)

  1. 타원해석기에 있어서,
    시편을 지지하는 시편 장착대와,
    상기 시편 장착대에 수직으로 이격 설치된 타원해석기 헤드 지지대와,
    상기 타원해석기 헤드 지지대에 설치되어 상기 시편을 매핑하는 타원해석기 헤드와,
    상기 타원해석기 헤드 지지대에 설치되어 상기 타원해석기 헤드를 회전시키는 타원해석기 헤드 회전유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 타원해석기.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 타원해석기 헤드 지지대를 상기 시편의 검사면에 평행한 2개의 교차축을 따라 이동시키는 X-Y축 이동 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타원해석기.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 타원해석기 헤드 지지대에는 타원해석기 헤드와 이를 회전시키는 타원해석기 헤드 회전유닛이 복수개가 배열된 것을 특징으로 하는 타원해석기.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 타원해석기 헤드 회전유닛은 상기 타원해석기 헤드를 360도의 범위 내에서 정회전 및 역회전시키는 것을 특징으로 하는 타원해석기.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 타원해석기 헤드는 발광부와 수광부를 포함하고, 상기 발광부는 광원부와 편광발생부를 포함하고, 상기 수광부는 편광분석부와 광검출부를 포함하고, 상기 광원부, 편광발생부, 시편의 검사면, 편광분석부 및 광검출부로 연결되는 광 경로 상에 적어도 하나의 광경로 변조 수단을 포함하여 타원해석기 헤드의 폭이 감소된 것을 특징으로 하는 타원해석기.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 광경로 변조 수단은 거울을 포함하는 것을 특징으로 하는 타원해석기.
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