CN110506192A - 厚度测定装置、厚度测定方法及厚度测定程序 - Google Patents
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Abstract
公开厚度测定装置。所述厚度测定装置可包括接收根据反射模式及透过模式中至少一个模式的太赫兹波的太赫兹波信号处理部、考虑所述第一反射太赫兹波与所述第二反射太赫兹波之间的第二时间差信息获取所述厚度测定对象体的折射率信息的折射率信息获取部及考虑所述折射率信息获取所述厚度测定对象体的厚度信息的厚度信息获取部。
Description
技术领域
本发明涉及厚度测定装置、厚度测定方法及厚度测定程序，更具体来讲，涉及利用从样本透过或反射的太赫兹波测定样本的厚度的厚度测定装置、厚度测定方法及厚度测定程序。
背景技术
近来，为了确认半导体与屏幕显示器及微小精密部件等的加工与制造状态，需要对以上半导体等的微小精密部件的厚度、形状、表面照度进行高精密度的测定。
尤其微小精密部件的制造过程中在物体表面制造多种形态的薄膜。其中，薄膜是指形成于某母材或基质的表面的厚度极微细的层。一般来讲薄膜的厚度对产品的形成产生非常密切的影响，因此需要在制造工序精密地测定薄膜的厚度并反映到工序中。
并且，近来不仅对以前的透明薄膜，而且对由在可见光非透明的物质构成的非透明薄膜的微小区域的薄膜厚度的测定要求呈增高的趋势。所述微小精密部件的形状与厚度对产品的形成产生非常密切的影响，因此需要在制造工序中对该厚度进行精密测定反映到工序中。
为了满足这种需求而已经开发出了多种厚度测定装置及方法。例如，韩国专利公开编号10-2013-0012419(申请号：10-2011-0073614，申请人：SNU Precision Co.,Ltd.)公开了一种薄膜厚度测定装置，其包括：具有光源、将从所述光源照射的光聚集到薄膜且引导从薄膜侧反射的光的物镜的光学系统、位于物镜的上部且调节向物镜引导的光的照射面积的孔径光阑(aperture stop)、利用从光学系统引导的光测定薄膜的厚度的第一检测部及利用从光学系统引导的光检测薄膜的影像信息的第二检测部，第一检测部测定薄膜的厚度期间孔径光阑切断向物镜引导的光中的一部分仅通过其余一部分。
此外，还在持续研究开发关于厚度测定装置、厚度测定方法及厚度测定程序的多种技术。
发明内容
技术问题
本发明要达成的技术目的是提供一种利用太赫兹波测定样本的折射率的厚度测定装置、厚度测定方法及厚度测定程序。
本发明要达成的另一技术目的是提供一种利用太赫兹波测定样本的厚度的厚度测定装置、厚度测定方法及厚度测定程序。
本发明要达成的又一技术目的是提供一种将在线工序上短时间内快速测定折射率的厚度测定装置、厚度测定方法及厚度测定程序。
本发明要达成的又一技术目的是提供一种最小化由于抽样率而发生的折射率及厚度的测定误差的厚度测定装置、厚度测定方法及厚度测定程序。
本发明要达成的又一技术目的是提供一种插补抽样率引起的误差且最小化数据处理负荷(load)的厚度测定装置、厚度测定方法及厚度测定程序。
本发明要达成的目的不限于以上所述的目的。
技术方案
为了达到上述技术目的，本发明提供一种厚度测定装置。
根据一个实施例，所述厚度测定装置可包括：太赫兹波信号处理部，其接收通过厚度测定对象体的表面并在背面反射的第一反射太赫兹波与在所述厚度测定对象体的表面反射的第二反射太赫兹波；折射率信息获取部，其考虑所述第一反射太赫兹波与所述第二反射太赫兹波之间的第二时间差信息获取所述厚度测定对象体的折射率信息；以及厚度信息获取部，其考虑所述折射率信息获取所述厚度测定对象体的厚度信息。
根据一个实施例，所述折射率信息获取部可以除了考虑所述第二时间差信息之外还考虑向所述厚度测定对象体的厚度方向透过所述厚度测定对象体的第一透过太赫兹波与未透过所述厚度测定对象体地获取的第二透过太赫兹波之间的第一时间差信息获取所述厚度测定对象体的折射率信息。
根据一个实施例，所述信号处理部还可以接收所述第一透过太赫兹波与所述第二透过太赫兹波。
根据一个实施例，所述信号处理部所述信号处理部以预先设定的抽样率(sampling rate)接收所述第一透过太赫兹波及所述第二透过太赫兹波，所述信号处理部可以插补所述第一透过太赫兹波及所述第二透过太赫兹波中由于所述抽样率而失真的太赫兹波。
根据一个实施例，所述信号处理部所述信号处理部以预先设定的抽样率接收所述第一反射太赫兹波及所述第二反射太赫兹波，所述信号处理部可以插补所述第一反射太赫兹波及所述第二反射太赫兹波中由于所述抽样率而失真的太赫兹波。
根据一个实施例，所述信号处理部可筛选插补以接收的太赫兹波中峰值点(peakpoint)为中心左右对称性失真的特定太赫兹波。
根据一个实施例，所述信号处理部以重复接收预先设定的次数的成对(pair)的第一透过太赫兹波及第二透过太赫兹波的透过模式与以重复接收预先设定的次数的成对的第一反射太赫兹波及第二反射太赫兹波的反射模式驱动，所述透过模式的预先设定的次数可多于所述反射模式的预先设定的次数。
根据一个实施例，所述折射率信息获取部可利用
作为计算所述厚度测定对象体的折射率的算式。
根据一个实施例，所述厚度信息获取部可利用
作为计算所述厚度测定对象体的厚度的算式。
为了达到上述技术目的，本发明提供一种厚度测定方法。
根据一个实施例，所述厚度测定方法可包括：接收通过厚度测定对象体的表面并在背面反射的第一反射太赫兹波及在所述厚度测定对象体的表面反射的第二反射太赫兹波的太赫兹波接收步骤；考虑所述第一反射太赫兹波及第二反射太赫兹波之间的第二时间差信息获取所述厚度测定对象体的折射率信息的折射率计算步骤；以及考虑所述折射率信息获取所述厚度测定对象体的厚度信息的厚度计算步骤。
根据一个实施例，可以除了考虑所述第二时间差信息以外还考虑向所述厚度测定对象体的厚度方向透过所述厚度测定对象体的第一透过太赫兹波与未透过所述厚度测定对象体地获取的第二透过太赫兹波之间的第一时间差信息获取所述厚度测定对象体的折射率信息。
根据一个实施例，所述太赫兹波接收步骤还可以包括接收所述第一透过太赫兹波与所述第二透过太赫兹波的步骤。
根据一个实施例，所述太赫兹波接收步骤还可以包括：以预先设定的抽样率(sampling rate)接收所述第一透过太赫兹波及所述第二透过太赫兹波的步骤，以及，所述太赫兹波接收步骤插补所述第一透过太赫兹波及所述第二透过太赫兹波中由于所述抽样率失真的太赫兹波的步骤。
根据一个实施例，所述太赫兹波接收步骤还可以包括：以预先设定的抽样率接收所述第一反射太赫兹波及所述第二反射太赫兹波的步骤，以及，所述太赫兹波接收步骤插补所述第一反射太赫兹波及所述第二反射太赫兹波中由于所述抽样率失真的太赫兹波的步骤。
根据一个实施例，所述太赫兹波接收步骤还可以包括筛选插补接收的太赫兹波中以峰值点(peak point)为中心左右对称性失真的特定太赫兹波的步骤。
根据一个实施例，所述太赫兹波接收步骤以重复接收预先设定的次数的成对(pair)的第一透过太赫兹波及第二透过太赫兹波的透过模式与以重复接收预先设定的次数的成对的第一反射太赫兹波及第二反射太赫兹波的反射模式驱动，所述透过模式的预先设定的次数可多于所述反射模式的预先设定的次数。
根据一个实施例，所述折射率计算步骤可利用
作为计算所述厚度测定对象体的折射率的算式。
根据一个实施例，所述厚度计算步骤可利用
作为计算所述厚度测定对象体的厚度的算式。
为了达成上述目的，本发明提供一种存储于介质的厚度测定程序。
根据一个实施例，所述存储于介质的计算机程序可包括：通过太赫兹波信号处理部接收通过厚度测定对象体的表面并在背面反射的第一反射太赫兹波及在所述厚度测定对象体的表面反射的第二反射太赫兹波的太赫兹波接收步骤；通过折射率信息获取部考虑所述第一反射太赫兹波及第二反射太赫兹波之间的第二时间差信息获取所述厚度测定对象体的折射率信息的折射率计算步骤；以及通过厚度信息获取部考虑所述折射率信息获取所述厚度测定对象体的厚度信息的厚度计算步骤。
根据一个实施例，所述折射率计算步骤还可以包括：除了考虑所述第二时间差信息以外还考虑向所述厚度测定对象体的厚度方向透过所述厚度测定对象体的第一透过太赫兹波与未透过所述厚度测定对象体地获取的第二透过太赫兹波之间的第一时间差信息的步骤。
根据一个实施例，所述太赫兹波接收步骤还可以包括：以预先设定的抽样率接收所述第一反射太赫兹波及第二反射太赫兹波的步骤，以及，所述太赫兹波接收步骤插补所述接收的第一反射太赫兹波及第二反射太赫兹波中由于所述抽样率而失真的太赫兹波的步骤。
技术效果
本发明的实施例的厚度测定装置可包括：接收通过厚度测定对象体的表面并在背面反射的第一反射太赫兹波与在所述厚度测定对象体的表面反射的第二反射太赫兹波的太赫兹波信号处理部，考虑所述第一反射太赫兹波与所述第二反射太赫兹波之间的第二时间差信息获取所述厚度测定对象体的折射率信息的折射率信息获取部；及考虑所述折射率信息获取所述厚度测定对象体的厚度信息的厚度信息获取部。
换而言之，所述实施例的厚度测定装置利用向所述厚度测定对象体照射的太赫兹波获取所述厚度测定对象体的折射率，可利用获取的所述折射率获取所述厚度测定对象体的厚度。因此，所述实施例的厚度测定装置能够在短时间内测定所有所述厚度测定对象体(sample)的折射率及厚度。
并且，所述实施例的厚度测定装置能够插补接收的太赫兹波。因此，能够测定比插补前更准确的折射率及厚度。
并且，所述实施例的厚度测定装置能够以接收的太赫兹波中峰值点(peak point)为中心选择性地插补左右对称性失真的特定太赫兹波。因此，能够减少接收的太赫兹波中插补的太赫兹波的处理量。其结果，所述实施例的厚度测定装置的运算数据量减少，因此能够预防数据负荷导致的速度下降现象。
附图说明
图1是本发明的实施例的厚度测定装置的示意图；
图2及图3是说明本发明的实施例的厚度测定装置的透过模式的示意图；
图4及图5是说明本发明的实施例的厚度测定装置的反射模式的示意图；
图6是示出本发明的实施例的厚度测定装置在反射模式通过第二探测器接收的第二反射太赫兹波的曲线图；
图7是示出本发明的实施例的厚度测定方法中第二反射太赫兹波的插补方法的曲线图；
图8是比较本发明的实施例的厚度测定方法中第二反射太赫兹波插补值前与后的曲线图；
图9至图12是示出本发明的实施例的厚度测定方法的流程图。
具体实施方式
以下参见附图具体详述本发明的优选实施例。但本发明的技术思想不限于此处说明的实施例，可以具体化成其他形态。此处介绍的实施例是为了使所公开的内容彻底、完整，是为了本领域技术人员能够充分理解本发明的思想而提供的。
本说明书中提到某个构成要素位于其他构成要素上的情况下，表示可直接形成于其他构成要素上或它们之间可能还有第三构成要素。另外，关于附图，形状及大小的厚度是为有效说明技术内容而夸张显示的。
并且，本说明书的多种实施例中为了记叙多种构成要素而使用第一、第二、第三等术语，但这些构成要素不得限定于这些术语。这些只是为了区分某一构成要素与其他构成而使用的，因此可能在一个实施例中称为第一构成要素，而在其他实施例中则称为第二构成要素。此处说明和示出的各实施例还包括其相辅实施例。并且，在本说明书中‘及/或’用于表示包括前后罗列的多个构成要素中的至少一个。
本说明书中单数型语句在无特殊记载的情况下还包括复数型。并且，“包括”或“具有”等术语的目的在于指定存在说明书中记载的特征、数字、步骤、构成要素或其组合，不得理解为排除一个或其以上的其他特征或数字、步骤、构成要素或其组合的存在或附加可能性。并且，本说明书中“连接”不仅表示多个构成要素之间间接连接，还包括直接连接。
并且，以下说明本发明时判断认为对相关公知功能或构成的具体说明可能不必要地混淆本发明主题的情况下将省略其具体说明。
图1是示出本发明的实施例的厚度测定装置的示意图。
参照图1，所述实施例的厚度测定装置可包括太赫兹波照射部110、分束器(beamsplitter)120、太赫兹波信号处理部200、折射率信息获取部300及厚度信息获取部400。所述实施例的厚度测定装置可向厚度测定对象体(sample)照射所述太赫兹波测定所述厚度测定对象体(sample)的厚度d。根据一个实施例，所述厚度测定对象体(sample)可以是EMC(epoxy molding compound)模(mold)。当然，所述厚度测定对象体不限于EMC mold。
所述太赫兹波照射部110可向所述厚度测定对象体照射太赫兹波。根据一个实施例，所述太赫兹波的光源可以是脉冲型。根据另一实施例，所述太赫兹波的光源可以是连续型。
可根据设计式样选择所述太赫兹波的光源的个数。例如，所述太赫兹波的光源的个数可以是一个或两个。根据一个实施例，所述太赫兹波的波长可以是3mm至30μm。
根据一个实施例，所述太赫兹波的频率可以是0.1THz至10THz。所述太赫兹波具有上述频率范围，因此可比可见光或红外线具有更强的透过力。并且，所述太赫兹波还能够在有外部光的地方使用，因此无需进行切断外部光的另外的工序也能够测定所述厚度测定对象体(sample)的厚度d。
太赫兹波信号处理部200
所述太赫兹波信号处理部200可构成为包括第一探测器210、第二探测器220及信号插补部230中至少一个构成。
所述第一探测器210可位于以所述厚度测定对象体为基准与所述太赫兹波照射部110相对的方向。所述第一探测器210可接收所述太赫兹波照射部110照射的太赫兹波中通过了所述分束器120及所述厚度测定对象体的太赫兹波。
所述第二探测器220位于所述太赫兹波照射部110及所述第一探测器110之间且与所述太赫兹波照射部110以90°的角度相隔预定距离。所述第二探测器220可接收所述太赫兹波照射部110照射的太赫兹波中在所述厚度测定对象体的表面及背面反射的太赫兹波。
所述信号插补部230可接收所述第一探测器210及第二探测器220获取的太赫兹波并执行预先设定的信号处理。例如，所述信号插补部230可插补所述第一探测器210及第二探测器220接收的太赫兹波中因抽样率(sampling rate)而失真的太赫兹波。后面对因所述抽样率而失真的太赫兹波的插补进行说明。
上述太赫兹波信号处理部200可以以透过模式与反射模式驱动。透过模式可以是重复接收预先设定的次数的成对(pair)的第一透过太赫兹波及第二透过太赫兹波。反射模式可以是重复接收预先设定的次数的成对的第一反射太赫兹波及第二反射太赫兹波。
以下参照图2及图3说明本发明的一个实施例的透过模式，参见图4及图5说明本发明的一个实施例的反射模式。
透过模式
图2及图3是说明本发明的实施例的厚度测定装置的透过模式的示意图。
参照图2，透过模式的情况下，所述第一探测器210可获取所述太赫兹波照射部110照射的太赫兹波中透过了所述分束器120及所述厚度测定对象体(sample)的厚度d方向的所述第一透过太赫兹波P1。在此，所述第一探测器210可以以预先设定的抽样率获取所述第一透过太赫兹波P1。
并且，参照图3，透过模式的情况下，所述第一探测器210可获取所述太赫兹波照射部110照射的太赫兹波中通过了所述分束器120的第二透过太赫兹波P2。在此，所述第一探测器210可以以预先设定的抽样率获取所述第二透过太赫兹波P2。
即，在透过模式，所述第一探测器210能够接收向所述厚度测定对象体(sample)的厚度d方向透过的所述第一透过太赫兹波P1与在无所述厚度测定对象体(sample)的状态下获取的所述第二透过太赫兹波P2。
因此，在透过模式，所述信号插补部230可获取第一时间差信息。所述第一时间差信息可以是在透过模式测定的所述第一透过太赫兹波P1及所述第二透过太赫兹波P2的时间差。具体来讲，所述第一时间差信息可以是所述第一透过太赫兹波P1的峰值点(peakpoint)与所述第二透过太赫兹波P2的峰值点之间的时间差。在此所述第一时间差信息可以是绝对值。
并且根据一个实施例，透过模式的第一时间差信息可以是重复获取预先设定的次数，例如五次得到的值的平均值。
以上参见图2及图3对本发明的一个实施例的透过模式进行了说明。能够通过上述透过模式获取第一时间差信息。所述第一时间差信息能够用于以下要说明的获取厚度测定装置的折射率信息。以下参照图4及图5说明本发明的一个实施例的反射模式。
反射模式
图4及图5是说明本发明的实施例的厚度测定装置的反射模式的示意图。
参照图4，反射模式的情况下，所述第二探测器220能够获取所述太赫兹波照射部110照射的太赫兹波中通过了所述厚度测定对象体(sample)的表面t1且在背面t2反射的所述第一反射太赫兹波R1。在此，所述第二探测器220可以以预先设定的抽样率获取所述第一反射太赫兹波R1。
并且，参照图5，反射模式的情况下，所述第二探测器220可获取所述太赫兹波照射部110照射的太赫兹波中在所述厚度测定对象体(sample)的表面t1反射的第二反射太赫兹波R2。在此，所述第二探测器220可以以预先设定的抽样率获取所述第二反射太赫兹波R2。
即，在反射模式，所述第二探测器220可接收通过了所述厚度测定对象体(sample)的表面t1在背面t2反射的所述第一反射太赫兹波R1与在所述厚度测定对象体(sample)的表面t1反射的所述第二反射太赫兹波R2。
因此，在反射模式，所述信号插补部230能够获取第二时间差信息。所述第二时间差信息可以是在反射模式测定的所述第一反射太赫兹波R1及所述第二反射太赫兹波R2的时间差。具体来讲，所述第二时间差信息可以是所述第一反射太赫兹波R1的峰值点(peakpoint)与所述第二反射太赫兹波R2的峰值点之间的时间差。当然，第二时间差信息可以是绝对值。
并且根据一个实施例，在反射模式的第二时间差信息可以是重复后去预先设定的次数例如五次得到的值的平均值。
以上参照图2至图5说明了本发明的一个实施例的透过模式与在透过模式的时间差信息的获取及反射模式与在反射模式的时间差信息的获取。以下再次参照图1说明折射率信息获取部300。
折射率信息获取部300
再次参照图1，所述折射率信息获取部300可考虑所述太赫兹波信号处理部200获取的所述第一时间差信息及所述第二时间差信息获取所述厚度测定对象体(sample)的折射率信息。
所述折射率信息获取部300可利用以下<数学式1>作为计算所述厚度测定对象体(sample)的折射率的算式。
<数学式1>
(n：折射率，△td1：第一透过太赫兹波及第二透过太赫兹波的时间差，△td2：第一反射太赫兹波及第二反射太赫兹波的时间差)
作为参考，可用以下<数学式2>及<数学式3>求出所述<数学式1>。
<数学式2>
(△td1：第一透过太赫兹波及第二透过太赫兹波的时间差，n：折射率，dE：厚度测定对象体的厚度，C：在空气中的光的速度)
<数学式3>
(dE：厚度测定对象体的厚度，C：在空气中的光的速度，△td2：第一反射太赫兹波及第二反射太赫兹波的时间差，n：折射率)
可通过向所述<数学式2>代入所述<数学式3>整理得到以下<数学式4>求出所述<数学式1>。
<数学式4>
2·n·Δtd1＝Δtd2·n-Δtd2
(C：在空气中的光的速度，△td1：第一透过太赫兹波及第二透过太赫兹波的时间差，△td2：第一反射太赫兹波及第二反射太赫兹波的时间差，n：折射率)
因此，所述折射率信息获取部300可考虑在透过模式及反射模式获取的太赫兹波的第一时间差信息及第二时间差信息获取厚度测定对象体的折射率信息。尤其，所述折射率信息获取部300可以在线(in-line)获取厚度测定对象体的折射率信息，因此能够快速方便地工作。所述折射率信息获取部300获取的所述厚度测定对象体的折射率信息可用于后面说明的厚度信息获取部400获取厚度测定对象体的厚度信息。
厚度信息获取部400
所述厚度信息获取部400可考虑通过所述<数学式1>的方法计算的所述折射率信息获取所述厚度测定对象体(sample)的厚度d信息。
所述厚度信息获取部400可利用以下<数学式5>作为计算所述厚度测定对象体(sample)的折射率的算式。
<数学式5>
(dE：厚度测定对象体的厚度，C：在空气中的光的速度，n：折射率，△td2：第一反射太赫兹波及第二反射太赫兹波的时间差)
即，上述折射率信息获取部300考虑第一时间差信息及第二时间差信息获取折射率信息，所述厚度信息获取部400能够将获取的折射率信息代入<数学式5>获取厚度测定对象体的厚度信息。
如上所述，所述实施例的厚度测定装置可利用向所述厚度测定对象体(sample)照射的太赫兹波获取所述厚度测定对象体(sample)的折射率，利用获取的所述折射率获取所述厚度测定对象体(sample)的厚度d。因此，所述实施例的厚度测定装置可在短时间内测定所述厚度测定对象体(sample)的折射率及厚度。
当然，重复获取到所述第一时间差信息及第二时间差信息的情况下，所述折射率信息获取部300及所述厚度信息获取部400能够利用所述第一时间差信息及第二时间差信息的平均值获取厚度测定对象体的折射率及厚度信息。
以上对本发明的一个实施例的厚度测定装置进行了说明。以下参照图6至图8说明本发明的一个实施例的厚度测定装置提高厚度测定准确度。
图6至图8是用于说明本发明的一个实施例的厚度测定装置提高厚度测定准确度的示意图。具体来讲图6是示出本发明的实施例的厚度测定装置在反射模式通过第二探测器接收的第二反射太赫兹波的曲线图，图7是示出本发明的实施例的厚度测定方法中第二反射太赫兹波的插补方法的曲线图，图8是比较本发明的实施例的厚度测定方法中第二反射太赫兹波的插补前与后的曲线图。
参照上述图1至图5，所述第一探测器210及第二探测器220接收的所述第一透过太赫兹波P1、第二透过太赫兹波P2及第一反射太赫兹波R1、第二反射太赫兹波R2可能会因为多种原因例如用于太赫兹波信号处理的抽样率及为发生太赫兹波而伴随的太赫兹波照射部的抖动而失真。
所述信号插补部230可插补第一探测器210及第二探测器220接收的所述第一透过太赫兹波P1、第二透过太赫兹波P2及第一反射太赫兹波R1、第二反射太赫兹波R2中通过所述抽样率失真的太赫兹波。为了便于说明，以反射太赫兹波为基准说明插补方法，当然，对透过太赫兹波也可以适用插补方法。
参照图6的(a)确认所述第一反射太赫兹波R1、第二反射太赫兹波R2重复接收的曲线图、图6的(b)确认放大图6的(a)的A部分的曲线图。参照图6，所述第一反射太赫兹波R1、第二反射太赫兹波R2可重复接收预先设定的次数例如五次。即，如图6(b)所示，所述第二探测器220接收的五次的所述第一反射太赫兹波R1可用E1-1、E2-1、E3-1、E4-1及E5-1表示。根据一个实施例，所述第一透过太赫兹波P1、第二透过太赫兹波P2的所述重复接收次数可多于或少于五次。
图7的(a)是示出以图6的(b)的B(E5-1)为对象插补所述第一反射太赫兹波R1的方法的曲线图，图7的(b)是示出以图7的(a)说明的方法插补的所述第一反射太赫兹波R1的曲线图。
参照图7的(a)可知，所述第一反射太赫兹波(R1，E5-1)的情况下，信号可以通过抽样率以S2、S1、S3的顺序输入。该情况下，信号插补部230可以判断S2的坐标是(x2，y2)，S1的坐标是(x1，y1)，S3的坐标是(x3，y3)。在此，所述太赫兹波信号处理部200可通过抽样率判断所述第一反射太赫兹波(R1，E5-1)的峰值为S1，将峰值识别为S1的情况下与实际的峰值接收时刻发生误差，因此可能发生累积于折射率及厚度的误差。
因此，为了减少抽样率导致的误差，所述信号插补部230如果没有抽样率导致的失真，可选择所述第一反射太赫兹波(R1，E5-1)将具有的函数模型。例如，所述信号插补部230可将y＝ax2+bx+c选作所述第一反射太赫兹波(R1，E5-1)的函数模型。函数模型为二次函数只是为了便于说明，当然，也可以选择其他不同的函数模型。
所述信号插补部230可向选择的函数模型代入所述S1、S2及S3的坐标。该情况下，所述信号插补部230可向函数模型代入S1的坐标求出y1＝ax1 2+bx1+c，代入S2的坐标求出y2＝ax2 2+bx2+c求出S3的坐标，求出y3＝ax3 2+bx3+c。
所述S1、S2及S3的坐标代入的函数可整理成以下<数学式6>。
<数学式6>
在所述<数学式6>求出未知数C的情况下可用C＝X-1Y表示。
利用C＝X-1Y及y＝ax2+bx+c求出峰值点(peak point)的情况下，可表示为xpeak＝-b/2a，ypeak＝f(-b/2a)。
因此，所述信号插补部230如图7的(b)所示，作为插补的所述第一反射太赫兹波R1的峰值点I的坐标可求出xpeak＝-b/2a，ypeak＝f(-b/2a)。如图7(b)所示，插补的峰值接收时刻能够被修正为比S1略慢的时刻。
因此，所述信号插补部230即使在获取的太赫兹波由于抽样率而失真的情况下，也能够通过上述信号插补方法获得更准确的太赫兹波接收时刻。
如图8所示，重复接收五次所述第一反射太赫兹波R1的情况下，可对重复接收的所述第一反射太赫兹波R1进行插补。插补的所述第一反射太赫兹波R1用E1-2、E2-2、E3-2、E4-2及E5-2表示。如图8所示，插补之前的所述第一反射太赫兹波R1的峰值点可通过插补被修正为准确的值。因此，下述计算所述厚度测定对象体的折射率时，利用插补的所述第一反射太赫兹波R1的情况下能够获取到更准确的折射率。
参照图6至图8详细说明的插补由于所述抽样率而失真的所述第二反射太赫兹波R2的方法还可以适用于由于所述抽样率而失真的所述第一反射太赫兹波R1、所述第一透过太赫兹波P1及所述第二透过太赫兹波P2。因此，下述计算所述厚度测定对象体的折射率及厚度时，能够获取更准确的折射率及厚度。
进一步地，本发明的一个实施例的太赫兹波信号处理部200插补接收的太赫兹波，可筛选出由于抽样率而失真的程度大于预先设定的基准的情况并插补筛选的太赫兹波。
参照图7的(b)，所述信号插补部230可筛选插补接收的太赫兹波中以峰值点为中心左右对称性失真的特定太赫兹波。为此，所述信号插补部230可考虑接收的太赫兹波的左右对称性。更具体来讲，所述信号插补部230从接收的S2、S1、S3点中选择能够视为峰值的S1，可以比较以S1为基准的左侧的面积k2与以S1为基准的右侧的面积k1。在此，所述信号插补部230当k1/k2的比例为预先设定的值，例如90％以上的情况下可判断为抽样率导致的失真不大而不执行插补。或者，k1/k2的比例不足90％的情况下可判断为抽样率导致的失真大而执行插补。
因此，所述实施例的厚度测定装置可减少接收的太赫兹波中需要插补的太赫兹波的处理量。其结果，所述实施例的厚度测定装置计算的数据的量减少，能够预防数据过负荷带来的速度下降现象。
以上说明了抽样率导致的误差发生与对此插补的方法。以下说明由于太赫兹波照射部的抖动而发生的误差与对此插补的方法。
参照上述图1至图5，所述第一探测器210接收的所述第一透过太赫兹波P1及第二透过太赫兹波P2不仅会被用于太赫兹波信号处理的抽样率导致失真，还可能由于为了发生太赫兹波而伴随的所述太赫兹波照射部110的抖动而失真。即，所述太赫兹波照射部110发生太赫兹波时使用振子，通过所述振子发生的太赫兹波之间的发生时刻发生差异，因此如图6(b)所示，五个反射太赫兹波E1-1、E2-1，E3-1、E4-1及E5-1可彼此相隔接收。
尤其，所述太赫兹波照射部110的抖动导致的失真相比于反射模式在透过模式发生得更甚。这是因为透过模式的情况下，成对的第一透过太赫兹波与P1第二透过太赫兹波P2为独立的太赫兹波，而反射模式的情况下，成对的第一反射太赫兹波R1与第二反射太赫兹波R2为相同的太赫兹波。因此，反射模式的情况下，所述太赫兹波照射部110的抖动导致的失真在获取第一反射太赫兹波R1及第二反射太赫兹波R2之间的第二时间差信息时能够相抵，因此透过模式更容易暴露于误差。
因此，为了插补由于所述太赫兹波照射部110的抖动而失真的所述第一透过太赫兹波P1及第二透过太赫兹波P2，所述信号插补部230可以将成对的第一透过太赫兹波P1及第二透过太赫兹波P2的接收重复次数提高到大于成对的第一反射太赫兹波R1及第二反射太赫兹波R2。即，所述太赫兹波信号处理部200重复五次反射模式作为平均值获取第二时间差信息的情况下，透过模式可重复十次作为平均值获取第一时间差信息。因此，所述太赫兹波信号处理部200能够最小化获取第一时间差信息时可能发生的误差。
另外，所述太赫兹波信号处理部200可以将在所述透过模式的抽样率设得高于在所述反射模式的抽样率。因此，所述太赫兹波信号处理部200能够最小化在所述透过模式发生的抽样率引起的误差。因此，所述太赫兹波信号处理部200在处理更加暴露于误差发生环境的透过模式的信号时适用更高的抽样率最小化误差，处理相对更少地暴露于误差发生环境的反射模式的信号时适用低的抽样率，从而能够提高数据处理速度。
以上参照图6至图8说明了本发明的一个实施例的提高厚度测定准确度的构成。以下参照图9至图12对本发明的一个实施例的厚度测定方法进行说明。
图9至图12是示出本发明的实施例的厚度测定方法的流程图。
参照图9，所述实施例的厚度测定方法可包括接收根据反射模式及透过模式中至少一个模式的太赫兹波的步骤S110、获取厚度测定对象体的折射率信息的折射率计算步骤S120及获取所述厚度测定对象体的厚度信息的厚度计算步骤S130。以下对各步骤进行详细说明。
在步骤S110，可接收根据反射模式及透过模式中至少一个模式的太赫兹波。为了详细说明步骤S110而参见图10。在说明各步骤时简要说明与以上说明的部分重复的部分说明。
步骤S110
参照图10，步骤S110可以在步骤S115中判断的模式为透过模式的情况下包括步骤S210、S220及S230，是反射模式的情况下可包括步骤S310、S320及S330。
在所述步骤S115中判断出是透过模式的情况下，可执行获取向所述厚度测定对象体的厚度方向透过的第一透过太赫兹波P1的步骤S210、获取未透过所述厚度测定对象体的第二透过太赫兹波P2的步骤S220及插补所述第一透过太赫兹波P1及第二透过太赫兹波P2中失真的太赫兹波的步骤S230。因此，所述信号插补部230可获取插补的所述第一透过太赫兹波P1及第二透过太赫兹波P2。
获取向所述厚度测定对象体的厚度方向透过的第一透过太赫兹波P1的步骤S210、获取未透过所述厚度测定对象体透接收的第二透过太赫兹波P2的步骤S220及插补所述第一透过太赫兹波P1及第二透过太赫兹波P2中失真的太赫兹波的步骤S230构成周期，透过模式的周期可重复预先设定的次数。因此，能够提高获取所述厚度测定对象体的厚度信息的厚度计算步骤S130的准确度。
所述实施例的厚度测定方法为减少接收的太赫兹波中需插补的太赫兹波的处理量，可筛选插补接收的太赫兹波。为了对此进行说明而参照图11及图12。
参照图11，插补所述第一透过太赫兹波P1及第二透过太赫兹波P2中失真的太赫兹波的步骤S230还可以包括以所述透过太赫兹波P1及第二透过太赫兹波P2的峰值点为中心判断左右对称性是否符合预先设定的基准的步骤S232。
所述左右对称性符合预先设定的基准的情况下，可以不插补所述第一透过太赫兹波P1及第二透过太赫兹波P2而直接执行所述折射率计算步骤S120。所述左右对称性不符合预先设定的基准的情况下，可以在执行插补所述第一透过太赫兹波P1及第二透过太赫兹波P2的步骤S234后执行所述折射率计算步骤S120。
为了说明上述透过模式的厚度测定方法及在反射模式的厚度测定方法再次参见图10，所述步骤S115被判断为反射模式的情况下，可执行获取通过所述厚度测定对象体的表面并在背面反射的所述第一反射太赫兹波R1的步骤S310、获取在所述厚度测定对象体的表面反射的所述第二反射太赫兹波R2的步骤S320及插补所述第一反射太赫兹波R1及第二反射太赫兹波R2中失真的太赫兹波的步骤S330。因此，所述信号插补部230可获取插补的第一反射太赫兹波R1及第二反射太赫兹波R2信息。
获取通过所述厚度测定对象体的表面在背面反射的所述第一反射太赫兹波R1的步骤S310、获取在所述厚度测定对象体的表面反射的所述第二反射太赫兹波R2的步骤S320及插补所述第一反射太赫兹波R1及第二反射太赫兹波R2中失真的太赫兹波的步骤S330构成周期，反射模式的周期可重复预先设定的次数。因此，能够提高获取所述厚度测定对象体的厚度信息的厚度计算步骤S130的准确度。
参照图12，插补所述第一反射太赫兹波R1及第二反射太赫兹波R2中失真的太赫兹波的步骤S330还可以包括判断以所述第一反射太赫兹波R1及第二反射太赫兹波R2的峰值点为中心左右对称性是否符合预先设定的基准的步骤S332。
所述左右对称性符合预先设定的基准的情况下，可以不插补所述第一反射太赫兹波R1及第二反射太赫兹波R2而执行所述折射率计算步骤S120。所述左右对称性不符合预先设定的基准的情况下，可以执行插补所述第一反射太赫兹波R1及第二反射太赫兹波R2的S334的步骤后，执行所述折射率计算步骤S120。
根据一个实施例，包括步骤S210及S220的透过模式的重复次数可多于包括步骤S310及S320的反射模式的重复次数。因此能够最小化比反射模式相对更暴露于误差的透过模式的误差。
因此通过步骤S110能够接收根据反射模式及透过模式中至少一个模式的太赫兹波。
步骤S120
可利用在上述S110步骤中获取的所述第一透过太赫兹波P1及第二透过太赫兹波P2及所述第一反射太赫兹波R1及第二反射太赫兹波R2执行所述折射率计算步骤S120。再次参照图10，所述折射率计算步骤S120可基于在步骤S110获取的太赫兹波信息，使用上述<数学式1>作为计算所述厚度测定对象体的折射率的算式。因此，可获取所述厚度测定对象体的折射率信息。
<数学式1>
(n：折射率，△td1：第一透过太赫兹波及第二透过太赫兹波的时间差△td2：第一反射太赫兹波及第二反射太赫兹波的时间差)
步骤S130
所述厚度计算步骤S130可考虑在所述折射率计算步骤S120获取的折射率执行。可以将上述<数学式5>用作计算所述厚度测定对象体的厚度的算式。因此能够获取所述厚度测定对象体的厚度信息。
<数学式5>
(dE：厚度测定对象体的厚度，C：在空气中的光的速度，n：折射率，△td2：第一反射太赫兹波及第二反射太赫兹波的时间差)
在所述折射率计算步骤S120与所述厚度计算步骤S130执行的计算过程可对应于参照图1至图8说明的折射率信息获取部及厚度信息获取部执行的过程。
可通过为了实现厚度测定方法而存储于介质的厚度测定程序提供上述厚度测定方法。以下说明所述厚度测定方法存储于介质的厚度测定程序。
所述实施例的厚度测定方法存储于介质的厚度测定程序可包括：通过太赫兹波信号处理部接收通过厚度测定对象体的表面并在背面反射的第一反射太赫兹波及在所述厚度测定对象体的表面反射的第二反射太赫兹波的太赫兹波接收步骤、考虑所述第一反射太赫兹波及第二反射太赫兹波的第二时间差信息而通过折射率信息获取部获取所述厚度测定对象体的折射率信息的折射率计算步骤及考虑所述折射率信息而通过厚度信息获取部获取所述厚度测定对象体的厚度信息的厚度计算步骤。
所述折射率计算步骤除了所述第二时间差信息之外还考虑向所述厚度测定对象体的厚度方向透过所述厚度测定对象体的第一透过太赫兹波与未透过所述厚度测定对象体的第二透过太赫兹波的第一时间差信息，为了获取所述厚度测定对象体的折射率信息而可以存储于介质。
所述太赫兹波接收步骤为了以预先设定的抽样率接收太赫兹波而可以存储于介质。并且，所述太赫兹波接收步骤为了插补接收的太赫兹波中由于所述抽样率而失真的太赫兹波而可以存储于介质。
在此，本发明的一个实施例的厚度测定方法的各步骤可通过单个处理器执行，也可以通过多个处理器执行。
以下对所述实施例的厚度测定插补的具体实验结果进行说明。
测试例1
以EMC 0.30T为对象，利用所述实施例的厚度测定装置测定透过模式与反射模式的时间延迟(time delay)(ps)，获取了折射率。为了提高所述折射率的整合性重复测定五次，每次重复时执行插补。关于所述测试例1的结果整理如以下<表1>所示。
[表1]
| 1次 | 2次 | 3次 | 4次 | 5次 | 平均 | |
| 透过模式(插补X) | 0.8838 | 0.8838 | 0.8838 | 0.8838 | 0.8838 | 0.8838 |
| 透过模式(插补O) | 0.9015 | 0.9029 | 0.9013 | 0.9041 | 0.9002 | 0.9020 |
| 反射模式(插补X) | 3.7562 | 3.7010 | 3.7010 | 3.7562 | 3.7010 | 3.7230 |
| 反射模式(插补O) | 3.7125 | 3.7139 | 3.7135 | 3.7356 | 3.7141 | 3.7179 |
经确认，未以所述<表1>确认的平均值为基准插补的情况下，确认的所述EMC0.30T的折射率为1.9040，进行了插补的情况下，所述EMC 0.30T的折射率为1.9426。
测试例2
以EMC 0.45T为对象，利用所述实施例的厚度测定装置测定透过模式与反射模式的时间延迟(ps)，获取了折射率。为了提高所述折射率的整合性重复测定五次，每次重复时执行插补。关于所述测试例2的结果整理如以下<表2>所示。
[表2]
经确认，未以所述<表2>确认的平均值为基准插补的情况下，确认的所述EMC0.45T的折射率为1.8864，进行了插补的情况下，所述EMC 0.45T的折射率为1.9377。
通过测试例1及测试例2确认的插补前与插补后的折射率整理如以下<表3>所示。
[表3]
| 折射率 | |
| 0.30T(插补X) | 1.9040 |
| 0.30T(插补O) | 1.9426 |
| 0.45T(插补X) | 1.8864 |
| 0.45T(插补0) | 1.9377 |
由<表1>及<表2>可知，在透过模式与反射模式进行了插补的情况下，与未执行插补的情况相比时间延迟发生了变化。因此，由<表3>可知，比较插补前的折射率与插补后的折射率的情况下，可确认发生了约3.7％的误差。换而言之，测定EMC mold的折射率的情况下，执行插补的情况下能够获取更准确的折射率。
测试例3
用在测试例1得到的插补前折射率与插补后折射率计算EMC 0.30T的厚度，比较通过太赫兹波获取的厚度与实际厚度。用X-section测定了EMC0.30T的实际厚度。并且，为了更准确地比较通过EMC 0.30T的太赫兹波获取的厚度与实际厚度，从EMC 0.30T的左侧提取任意的五处、从中央提取任意五处、从右侧提取任意五处比较各自的厚度。测试例3的结果整理如以下<表4>所示。
[表4]
在<表4>测定的值的平均整理如以下<表5>所示。
[表5]
测试例4
用在测试例2得到的插补前折射率与插补后折射率计算EMC 0.45T的厚度，比较通过太赫兹波获取的厚度与实际厚度。用X-section测定了EMC 0.45T的实际厚度。并且，为了更准确地比较通过EMC 0.45T的太赫兹波获取的厚度与实际厚度，从EMC 0.30T的左侧提取任意五处、从中央提取任意五处、从右侧提取任意五处比较各自的厚度。测试例4的结果整理如以下<表6>所示。
[表6]
在<表6>测定的值的平均整理如以下<表7>所示。
[表7]
由<表5>及<表7>可知，实施例3中EMC 0.30T的插补前合计平均厚度的误差为5.38um，插补后合计平均厚度的误差减小到1.73um。并且，实施例4中EMC 0.45T的插补前合计平均厚度的误差为10.79um，插补后合计平均厚度的误差减小到2.09。
因此可知测定EMC mold的厚度的情况下，执行插补能够获得更准确的厚度。并且可知，利用本发明的实施例的厚度测定装置测定EMC mold的厚度的情况下，与实际EMCmold的厚度差异非常小。
根据上述本发明的一个实施例，可获取厚度测定对象体的折射率信息，根据获取的折射率信息获取厚度信息。换而言之，能够获取折射率信息及厚度信息，因此能够提高使用便利性。尤其厚度测定对象体为EMC mold的情况下，EMC mold的折射率可能随着组合物的比而异。即，需要及时测定EMC mold的折射率的必要性。与之相关，根据本发明的一个实施例，能够在线测定折射率与厚度，能够省略另外的折射率测定步骤，因此能够提高使用便利性。
进一步地，根据本发明的一个实施例，能够最小化伴随抽样率的误差，因此能够提高厚度测定的准确度。并且，区分反射模式与透过模式对发生误差的隐患相对大的透过模式更投入用于减小误差的资源，能够达到减小误差与数据处理效率这两个性能指标。
以上，使用优选实施例详细说明了本发明，但本发明的范围不限于特定实施例，应根据所附的权利要求范围解释。并且，本领域普通技术人员应理解可在不脱离本发明的范围的前提下进行多种修正及变形。
工业可应用性
本发明的实施例的厚度测定装置、厚度测定方法及厚度测定程序能够用于半导体等之类的用于测定微小精密部件的厚度之处。
Claims (20)
1.一种厚度测定装置，包括：
太赫兹波信号处理部，其接收通过厚度测定对象体的表面并在背面反射的第一反射太赫兹波与在所述厚度测定对象体的表面反射的第二反射太赫兹波；
折射率信息获取部，其考虑所述第一反射太赫兹波与所述第二反射太赫兹波之间的第二时间差信息获取所述厚度测定对象体的折射率信息；以及
厚度信息获取部，其考虑所述折射率信息获取所述厚度测定对象体的厚度信息。
2.根据权利要求1所述的厚度测定装置，其中，
所述折射率信息获取部除了考虑所述第二时间差信息之外还考虑向所述厚度测定对象体的厚度方向透过所述厚度测定对象体的第一透过太赫兹波与未透过所述厚度测定对象体地获取的第二透过太赫兹波之间的第一时间差信息获取所述厚度测定对象体的折射率信息。
3.根据权利要求2所述的厚度测定装置，其特征在于：
所述信号处理部还接收所述第一透过太赫兹波与所述第二透过太赫兹波。
4.根据权利要求3所述的厚度测定装置，其中，
所述信号处理部以预先设定的抽样率(sampling rate)接收所述第一透过太赫兹波及所述第二透过太赫兹波，
所述信号处理部插补所述第一透过太赫兹波及所述第二透过太赫兹波中由于所述抽样率而失真的太赫兹波。
5.根据权利要求1所述的厚度测定装置，其中，
所述信号处理部以预先设定的抽样率接收所述第一反射太赫兹波及所述第二反射太赫兹波，
所述信号处理部插补所述第一反射太赫兹波及所述第二反射太赫兹波中由于所述抽样率而失真的太赫兹波。
6.根据权利要求4或5所述的厚度测定装置，其中，
所述信号处理部筛选插补以接收的太赫兹波中峰值点(peak point)为中心左右对称性失真的特定太赫兹波。
7.根据权利要求3所述的厚度测定装置，其中，
所述信号处理部以重复接收预先设定的次数的成对(pair)的第一透过太赫兹波及第二透过太赫兹波的透过模式与以重复接收预先设定的次数的成对的第一反射太赫兹波及第二反射太赫兹波的反射模式驱动，所述透过模式的预先设定的次数多于所述反射模式的预先设定的次数。
8.根据权利要求2所述的厚度测定装置，其中，
所述折射率信息获取部利用
作为计算所述厚度测定对象体的折射率的算式，
(n：折射率，△td1：第一透过太赫兹波及第二透过太赫兹波的时间差△td2：第一反射太赫兹波及第二反射太赫兹波的时间差)。
9.根据权利要求8所述的厚度测定装置，其中，
所述厚度信息获取部利用
作为计算所述厚度测定对象体的厚度的算式，
(dE：厚度测定对象体的厚度，C：在空气中的光的速度)。
10.一种厚度测定方法，包括：
接收通过厚度测定对象体的表面并在背面反射的第一反射太赫兹波及在所述厚度测定对象体的表面反射的第二反射太赫兹波的太赫兹波接收步骤；
考虑所述第一反射太赫兹波及第二反射太赫兹波之间的第二时间差信息获取所述厚度测定对象体的折射率信息的折射率计算步骤；以及
考虑所述折射率信息获取所述厚度测定对象体的厚度信息的厚度计算步骤。
11.根据权利要求10所述的厚度测定方法，其中，
所述折射率计算步骤除了考虑所述第二时间差信息以外还考虑向所述厚度测定对象体的厚度方向透过所述厚度测定对象体的第一透过太赫兹波与未透过所述厚度测定对象体地获取的第二透过太赫兹波之间的第一时间差信息获取所述厚度测定对象体的折射率信息。
12.根据权利要求11所述的厚度测定方法，其中，所述太赫兹波接收步骤还包括：
接收所述第一透过太赫兹波与所述第二透过太赫兹波的步骤。
13.根据权利要求11所述的厚度测定方法，其中，
所述太赫兹波接收步骤还包括：
以预先设定的抽样率(sampling rate)接收所述第一透过太赫兹波及所述第二透过太赫兹波的步骤，以及
所述太赫兹波接收步骤插补所述第一透过太赫兹波及所述第二透过太赫兹波中由于所述抽样率失真的太赫兹波的步骤。
14.根据权利要求10所述的厚度测定方法，其中，
所述太赫兹波接收步骤还包括：
以预先设定的抽样率接收所述第一反射太赫兹波及所述第二反射太赫兹波的步骤，以及
所述太赫兹波接收步骤插补所述第一反射太赫兹波及所述第二反射太赫兹波中由于所述抽样率失真的太赫兹波的步骤。
15.根据权利要求13或14所述的厚度测定方法，其中，所述太赫兹波接收步骤还包括：
筛选插补接收的太赫兹波中以峰值点(peak point)为中心左右对称性失真的特定太赫兹波的步骤。
16.根据权利要求11所述的厚度测定方法，其中，
所述太赫兹波接收步骤以重复接收预先设定的次数的成对(pair)的第一透过太赫兹波及第二透过太赫兹波的透过模式与以重复接收预先设定的次数的成对的第一反射太赫兹波及第二反射太赫兹波的反射模式驱动，所述透过模式的预先设定的次数多于所述反射模式的预先设定的次数。
17.根据权利要求11所述的厚度测定方法，其中，
所述折射率计算步骤利用
作为计算所述厚度测定对象体的折射率的算式，
(n：折射率，△td1：第一透过太赫兹波及第二透过太赫兹波的时间差△td2：第一反射太赫兹波及第二反射太赫兹波的时间差)。
18.根据权利要求17所述的厚度测定方法，其中，
所述厚度计算步骤利用
作为计算所述厚度测定对象体的厚度的算式，
(dE：厚度测定对象体的厚度，C：在空气中的光的速度)。
19.一种厚度测定程序，其存储于介质且用于运行以下步骤：
通过太赫兹波信号处理部接收通过厚度测定对象体的表面并在背面反射的第一反射太赫兹波及在所述厚度测定对象体的表面反射的第二反射太赫兹波的太赫兹波接收步骤；
通过折射率信息获取部考虑所述第一反射太赫兹波及第二反射太赫兹波之间的第二时间差信息获取所述厚度测定对象体的折射率信息的折射率计算步骤；以及
通过厚度信息获取部考虑所述折射率信息获取所述厚度测定对象体的厚度信息的厚度计算步骤。
20.根据权利要求19所述的厚度测定程序，其中，所述折射率计算步骤还包括：
除了考虑所述第二时间差信息以外还考虑向所述厚度测定对象体的厚度方向透过所述厚度测定对象体的第一透过太赫兹波与未透过所述厚度测定对象体地获取的第二透过太赫兹波之间的第一时间差信息的步骤。
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