JP5733846B2 - Apparatus and method for measuring thickness using digital optical technology - Google Patents
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Description
本発明は、デジタル光学技術を用いた厚さ測定装置及び方法に関するものであって、より詳細にはビームスプリッターから透過された光を反射型光経路変換部を介し反射させて光損失を最小化し、反射角を調節して、複数の地点の厚さを同時に測定することができるデジタル光学技術を用いた厚さ測定装置及び方法に関するものである。 The present invention relates to a thickness measuring apparatus and method using digital optical technology, and more specifically, reflects light transmitted from a beam splitter through a reflective optical path conversion unit to minimize optical loss. The present invention relates to a thickness measuring apparatus and method using a digital optical technique that can measure the thickness of a plurality of points simultaneously by adjusting the reflection angle.
半導体工程及びFPD工程において、品質を決定する色々な要因の中で薄膜層の厚さの制御が占める比重が大きいため、これを工程中で直接モニタリングすることが必須であるといえる。「薄膜層」とは、基底層、すなわち基板の表面に形成させた非常に微細な厚さを有する層として一般的に厚さが数nm〜数μmの範囲をいう。これらの薄膜層を特定の用途に応用するためには、薄膜層の厚さ、組成、照度及びその他物理的、光学的な特性を知る必要がある。 In the semiconductor process and the FPD process, since the specific gravity of the control of the thickness of the thin film layer is large among various factors that determine the quality, it can be said that it is essential to directly monitor this in the process. The “thin film layer” generally refers to a base layer, that is, a layer having a very fine thickness formed on the surface of a substrate and generally having a thickness of several nm to several μm. In order to apply these thin film layers to specific applications, it is necessary to know the thickness, composition, illuminance, and other physical and optical characteristics of the thin film layers.
特に、最近では半導体素子の集積度を高めるために、基板上に超薄膜層を多層に形成することが一般的な傾向である。このような高集積半導体素子を開発するためには、特性に大きな影響を与える因子である薄膜層の厚さを含んだ膜の物性を正確に制御しなければならない。 In particular, in recent years, in order to increase the degree of integration of semiconductor elements, it is a general tendency to form an ultrathin film layer on a substrate in multiple layers. In order to develop such a highly integrated semiconductor device, the physical properties of the film including the thickness of the thin film layer, which is a factor that greatly affects the characteristics, must be accurately controlled.
従来の厚さ測定装置は、ビームスプリッターから透過された光が、光を透過させるLCDを透過した後、分光器に入射させる構成を有する。 A conventional thickness measuring apparatus has a configuration in which light transmitted from a beam splitter is incident on a spectroscope after passing through an LCD that transmits the light.
このような従来発明は、光がLCDを透過することにより、損失が発生するようになっており、測定対象物の厚さに対する正確な情報を獲得できない問題点が発生することがあり得る。 In such a conventional invention, a loss occurs when light passes through the LCD, and there is a possibility that accurate information on the thickness of the measurement object cannot be obtained.
また、測定対象物の一部に対する厚さ情報を獲得しようとする場合にも、測定対象物全体に対して照射しなければならず、一つの測定対象物がそれぞれの測定領域ごとに薄膜構造が異なる場合は、複数回の測定が要求され、測定時間が増える問題点が発生する。 Also, when attempting to obtain thickness information for a part of the measurement object, the entire measurement object must be irradiated, and one measurement object has a thin film structure for each measurement region. If they are different, a plurality of measurements are required, which causes a problem that the measurement time increases.
したがって、本発明の目的は、このような従来の問題点を解決するためのものであり、光の反射を利用することにより、光の損失を最小限に抑えることができるデジタル光学技術を用いた厚さ測定装置及び方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to solve such a conventional problem, and a digital optical technique capable of minimizing light loss by using light reflection is used. It is to provide a thickness measuring apparatus and method.
また、反射型の光経路変換部を制御して、互いに異なる複数の測定領域から入射される光を互いに異なる分光器に入射させることにより、同時に複数の測定領域の厚さを測定できるデジタル光学技術を用いた厚さ測定装置及び方法を提供することにある。 Digital optical technology that can control the thickness of multiple measurement areas at the same time by controlling the reflection-type optical path converter and making light incident from different measurement areas enter different spectrometers An object of the present invention is to provide a thickness measuring apparatus and method using the above.
前記目的は、本発明により、光を放出する光源、光源から放出された光を反射させたり、または測定対象物によって反射された光を透過させるビームスプリッター、ビームスプリッターによって反射された光を前記測定対象物に集束させるレンズ部、ビームスプリッターから透過された光を選択的に反射させる反射型光経路変換部、反射型光経路変換部から反射する光を分析して、前記測定対象物の厚さ情報を獲得する分光器を含んでいることを特徴とするデジタル光学技術を用いた厚さ測定装置によって達成される。 The object is to provide a light source that emits light, a beam splitter that reflects light emitted from the light source or transmits light reflected by a measurement object, and the light reflected by the beam splitter according to the present invention. The thickness of the object to be measured by analyzing the light reflected from the lens unit for focusing on the object, the reflection type optical path conversion unit for selectively reflecting the light transmitted from the beam splitter, and the reflection type optical path conversion unit This is achieved by a thickness measuring device using digital optical technology characterized in that it includes a spectrograph for acquiring information.
ここで、分光器は複数で設けられ、反射型光経路変換部は測定対象物の互いに異なる複数の測定領域から反射される光を、それぞれの分光器に反射させることが望ましい。 Here, it is desirable that a plurality of spectrometers are provided, and the reflection-type optical path converter reflects light reflected from a plurality of different measurement regions of the measurement object to each spectrometer.
また、ビームスプリッターから透過された光を基準として測定対象物の映像を表示する表示部をさらに含むことができる。 In addition, the display device may further include a display unit that displays an image of the measurement object on the basis of the light transmitted from the beam splitter.
ここで、表示部は、反射型光経路変換部から反射された光の入力を受けて、前記測定対象物の映像を表示することが望ましい。 Here, it is preferable that the display unit displays an image of the measurement object in response to an input of the light reflected from the reflection type optical path conversion unit.
また、ビームスプリッターと反射型光経路変換部との間の光経路上に配置されてビームスプリッターから透過された光を反射させたり透過させる補助ビームスプリッターをさらに含み、表示部は補助ビームスプリッターから透過された光の入力を受けて、測定対象物の映像を表示することができる。 In addition, the display unit further includes an auxiliary beam splitter disposed on the optical path between the beam splitter and the reflective optical path conversion unit to reflect or transmit light transmitted from the beam splitter, and the display unit transmits from the auxiliary beam splitter. In response to the input light, an image of the measurement object can be displayed.
ここで、反射型光経路変換部から分光器に反射される光以外の光を吸収して除去する光吸収部をさらに含むことができる。 Here, the light absorption part which absorbs and removes light other than the light reflected by the spectroscope from the reflection type optical path conversion part can be further included.
また、上記のデジタル光学技術を用いた厚さ測定装置を用いて、測定対象物のイメージを保存するイメージ保存段階、イメージ保存段階で保存されたイメージと前記表示部に表示される映像を比較して、測定領域が表示部に表示されるかどうかを判断するマッチング段階、互いに異なる複数の測定領域から反射される光が各々複数の分光器に反射されるように、反射型光経路変換部の反射角を調節する反射角調節段階、分光器で獲得した光を基準として、前記測定対象物の厚さを測定する厚さ測定段階を含むことを特徴とする厚さ測定方法によって達成される。 In addition, using the thickness measuring apparatus using the above digital optical technology, an image storage stage for storing an image of an object to be measured, an image stored in the image storage stage and a video displayed on the display unit are compared. A matching stage for determining whether the measurement area is displayed on the display unit, and the reflection type optical path conversion unit so that light reflected from a plurality of different measurement areas is reflected by the plurality of spectrometers. The present invention is achieved by a thickness measurement method including a reflection angle adjustment step of adjusting a reflection angle, and a thickness measurement step of measuring the thickness of the measurement object with reference to light acquired by a spectroscope.
また、マッチング段階は測定領域が表示部に全部表示されるまで繰り返し行われ、測定領域の一部のみが表示部に表示されている場合、表示部に表示される映像に測定領域が全部表示されるように測定対象物を移動させた後、マッチング段階を再遂行するセンタリング段階と、測定領域が表示部に表示されない場合は、測定対象物またはレンズ部を螺旋方向に沿って表示部に測定領域が一部または全部表示されるまで移動させた後、マッチング段階を再遂行する測定領域サーチ段階を含むことができる。 In addition, the matching step is repeated until the entire measurement area is displayed on the display unit. When only a part of the measurement area is displayed on the display unit, the entire measurement area is displayed on the video displayed on the display unit. If the measurement area is not displayed on the display unit after moving the measurement object so that the matching stage is performed again, and the measurement area is not displayed on the display unit, the measurement object or the lens unit is arranged on the display unit along the spiral direction. May include a measurement region search step in which the matching step is re-executed after being moved until part or all of is displayed.
ここで、厚さ測定段階は分光器から得られた光のスペクトルから光の反射度を測定する反射度測定段階と測定された反射度と理論的モデリングで設けられた反射度を比較して、最も類似したモデリングを検索する反射度比較段階と反射度比較段階で検索されたモデリングに該当する厚さ値を出力する厚さ出力段階を含むことができる。 Here, in the thickness measurement stage, the reflectance measurement stage for measuring the reflectance of light from the spectrum of light obtained from the spectroscope is compared with the reflectance provided by theoretical modeling, A reflectivity comparison step that searches for the most similar modeling and a thickness output step that outputs a thickness value corresponding to the modeling searched in the reflectivity comparison step may be included.
本発明によれば、光の反射を利用することにより、光の損失を最小化して測定効率を向上させることができるデジタル光学技術を用いた厚さ測定装置及び方法が提供される。 According to the present invention, there is provided a thickness measuring apparatus and method using a digital optical technique capable of improving the measurement efficiency by minimizing the loss of light by utilizing the reflection of light.
また、反射型光経路変換部の極小ミラーを制御して、互いに異なる測定領域で反射される光をそれぞれの分光器に入射させることにより、測定領域の薄膜構造が異なっても、測定領域の厚さを同時に測定することができる。 Moreover, even if the thin film structure of the measurement region is different, the thickness of the measurement region is changed by controlling the minimal mirror of the reflection type optical path changing unit so that the light reflected from the different measurement regions is incident on each spectroscope. Can be measured simultaneously.
また、表示部を介して厚さ測定装置から測定される測定対象物の映像を視覚的に確認することができる。 In addition, an image of the measurement object measured from the thickness measurement device can be visually confirmed via the display unit.
また、光吸収部を介して反射型光経路変換部から分光器に反射される光以外の光を吸収して除去することができる。 Further, light other than the light reflected from the reflective light path conversion unit to the spectroscope through the light absorption unit can be absorbed and removed.
また、測定範囲内に測定領域が全部存在しない場合、自動的に測定領域が全部含まれるようにレンズ部または測定対象物の位置を変更して測定効率を向上させることができる。 Further, when the entire measurement area does not exist within the measurement range, the measurement efficiency can be improved by changing the position of the lens unit or the measurement object so that the entire measurement area is automatically included.
説明の前に、いくつかの実施形態において、同一の構成を有する構成要素については同一の符号を使用して代表的に第1実施形態で説明し、その他の実施形態では第1実施形態と異なる構成について説明することにする。 Before the description, in some embodiments, components having the same configuration will be described in the first embodiment using the same reference numerals, and other embodiments are different from the first embodiment. The configuration will be described.
以下、添付の図面を参照して、本発明の第1実施形態に係るデジタル光学技術を用いた厚さ測定装置及び測定方法について詳細に説明する。 Hereinafter, a thickness measuring apparatus and a measuring method using a digital optical technique according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の第1実施形態に係るデジタル光学技術を用いた厚さ測定装置を概略的に示した概念図である。 FIG. 1 is a conceptual diagram schematically showing a thickness measuring apparatus using digital optical technology according to a first embodiment of the present invention.
図1を参照すると、本発明の第1実施形態に係るデジタル光学技術を用いた厚さ測定装置は、光源110とビームスプリッター120とレンズ部130と反射型光経路変換部140と分光器150と表示部160とを含んでいる。
Referring to FIG. 1, a thickness measurement apparatus using digital optical technology according to the first embodiment of the present invention includes a
前記光源110は、測定対象物105の厚さを測定するための光を放出する構成であり、ハロゲンランプを含んだ多様なソースのランプが使用されることができる。また、白色光源として備えられることができるが、これに限定されるものではない。
The
前記ビームスプリッター120は、光源110から入射される光を反射させて、後述するレンズ部130に入射させるようにしたり、測定対象物105から反射される光を透過させることにより、後述する反射型光経路変換部140に入射させるように光経路を案内する。
The
前記レンズ部130は、ビームスプリッター120から反射された光を測定対象物105に集束させる。レンズ部130の具体的構成は、周知の技術であるので、ここで詳細な説明は省略する。
The
前記反射型光経路変換部140は、測定対象物105の厚さ情報を有する光であるビームスプリッター120から透過された光を反射させて、後述する分光器150または表示部160に入射させるように光経路を案内する。反射型光経路変換部140で反射が起きる表面は各々個別的に制御可能な極小のミラーが備えられ、光の反射角を調節することができる。本発明の第1実施形態100によれば、反射型光経路変換部140はデジタルマイクロミラー素子(Digital Micromirror Device: DMD)が設けられるが、これに限定されるものではなく、光を個々の領域ごとに異なる角度を有するように反射させることができるすべての装置がここに含まれることができる。
The reflection type optical
図2は、図1のデジタル光学技術を用いた厚さ測定装置で反射型光経路変換部の反射角を変更する様子を概略的に示した概念図であり、図3は、図1のデジタル光学技術を用いた厚さ測定装置で反射型光経路変換部の一部領域の反射角を変更して、薄膜構造が異なる2つの測定領域での反射度を測定する様子を概略的に示した図面であって、(a)はデジタルマイクロミラーで光が同時に3つの装置に反射される様子を概略的に示した概念図であり、(b)は測定対象物の様子を概略的に示した平面図であり、(c)は第1測定領域と第2測定領域との薄膜構造を概略的に示した断面図であり、(d)はデジタルマイクロミラーで、各領域ごとに反射度を異に制御する様子を概略的に示した底面図であり、(e)は薄膜構造が異なった2領域を同時に測定した後の反射度曲線を示すグラフである。 FIG. 2 is a conceptual diagram schematically showing how the reflection angle of the reflection type optical path conversion unit is changed in the thickness measuring apparatus using the digital optical technique of FIG. 1, and FIG. 3 is a digital diagram of FIG. A schematic illustration of the measurement of reflectivity in two measurement areas with different thin-film structures by changing the reflection angle of a partial area of the reflective optical path changer with a thickness measurement device using optical technology It is drawing, (a) is the conceptual diagram which showed the mode that the light was reflected by three apparatuses simultaneously with a digital micromirror, (b) showed the mode of the measuring object roughly It is a plan view, (c) is a cross-sectional view schematically showing the thin film structure of the first measurement region and the second measurement region, (d) is a digital micromirror, the reflectivity of each region is different (E) is a bottom view schematically showing the state of control, and (e) shows the reaction after two regions with different thin film structures are measured simultaneously. It is a graph which shows an emissivity curve.
また説明すると、反射型光経路変換部140のミラーの反射角が全部同じになるように調節することもでき、また反射型光経路変換部140のミラーごとに互いに異なる反射角を有するように調節することができる。特に、互いに異なる反射角を有するように調節することにより、測定対象物105上に測定しようとする互いに異なる複数の領域が存在しても、該当領域に対応する反射型光経路変換部140のミラーを調節して、それぞれの分光器150に入射させることができるようになる。これにより、測定対象物105上に存在する互いに異なる複数の領域ごとに薄膜構造が異なっても、それぞれの領域で反射される光を別個の分光器150で分析するようになることによって同時に測定可能になるのである。
In other words, it is possible to adjust the reflection angles of the mirrors of the reflection type optical
前記分光器150は、測定対象物105から反射される光のスペクトルを検出する装置である。本発明の第1実施形態100によると、第1分光器151と第2分光器152を含んでいるが、これに限定されるものではなく、ユーザーの必要に応じて3つ以上の分光器を備える構成も可能である。
The
図3(a)を参照すると、第1分光器151は、光が反射型光経路変換部140から100°の反射角を成して反射される光経路上に配置され、第2分光器152は、光が反射型光経路変換部140から80°の反射角を成して反射される光経路上に配置される。ただし、このような角度に制限されるものではなく、それぞれの分光器150が反射型光経路変換部140から互いに異なる反射角を成す光経路上に配置すれば十分である。
Referring to FIG. 3A, the
例えば、図3 (b)に示したように測定対象物105上に存在する第1測定領域106と第2測定領域107とを同時に測定すると、図3(d)に示したように、第1測定領域106に対応する反射型光経路変換部140上の第1反射部141は100°の反射角を成すように制御し、第2測定領域107に対応する第2反射部142は80°の反射角を成すように制御し、第1測定領域106及び第1反射部141から反射される光は第1分光器151に入射され、第2測定領域107及び第2反射部142から反射される光は第2分光器152に入射される。これにより、図3(c)に示したように、第1測定領域106と第2測定領域107の薄膜構造が異なっている場合も、図3(e)に示したように、第1分光器151及び第2分光器152で光のスペクトルを同時に測定することができるので、同時に2領域での厚さを測定することができるようになる。
For example, when the
前記表示部160は、測定対象物105に対する形状を撮影して外部に映像を提供する装置である。表示部160によって撮影される領域は、本発明の第1実施形態100で厚さを測定しようとする測定領域と同じであり、後述するマッチング段階(S120)で表示部160に撮影される領域と測定対象物105の保存されたイメージを比較し、測定領域が本発明の第1実施形態100の測定範囲内に含まれているかどうかを判断することができるようになる。
The
光源110から放出される光の光経路を基準として、本発明の第1実施形態100の配置を詳細に説明すると、光は光源110から放出され、ビームスプリッター120によって反射してレンズ部130を通過する。レンズ部130を通過した光は、測定対象物105に入射した後に反射されてビームスプリッター120を透過する。
The arrangement of the first
ビームスプリッター120から透過された光は、反射型光経路変換部140に入射した後に反射されて分光器150または表示部160に入射される。
The light transmitted from the
一方、ビームスプリッター120と反射型光経路変換部140との間には、集光レンズが設けられ、ビームスプリッター120から透過された光を集束させ、反射型光経路変換部140側に入射させることができるが、これに限定されるものではない。
On the other hand, a condensing lens is provided between the
また、反射型光経路変換部140と分光器150との間には、光経路を案内する光ファイバーまたはそれぞれの分光器150に入射される光を集束させる集束レンズが設けられることができるが、これに限定されるものではない。
Further, an optical fiber that guides the optical path or a focusing lens that focuses the light incident on each
ここからは、前述したデジタル光学技術を用いた厚さ測定装置の第1実施形態の作動方法(S100)について説明する。 From now on, the operation method (S100) of the first embodiment of the thickness measuring apparatus using the digital optical technique described above will be described.
図5は、本発明の第1実施形態に係るデジタル光学技術を用いた厚さ測定方法を概略的に示したフローチャートであり、図6は、図5のデジタル光学技術を用いた厚さ測定方法でマッチング段階を概略的に示したフローチャートであり、図7は、図6の測定領域サーチ段階で測定領域をサーチする方向を概略的に示した概念図である。 FIG. 5 is a flowchart schematically showing a thickness measuring method using the digital optical technique according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a thickness measuring method using the digital optical technique of FIG. FIG. 7 is a conceptual diagram schematically showing the direction in which the measurement area is searched in the measurement area search stage of FIG.
図5を参照すると、本発明の第1実施形態に係るデジタル光学技術を用いた厚さ測定方法(S100)は、イメージ保存段階(S110)とマッチング段階(S120)と反射角調節段階(S130)と厚さ測定段階(S140)とを含み、これらの過程を行うことによって測定対象物105の厚さを測定することができるようになる。
Referring to FIG. 5, the thickness measuring method (S100) using the digital optical technique according to the first embodiment of the present invention includes an image storage step (S110), a matching step (S120), and a reflection angle adjustment step (S130). And the thickness measuring step (S140), and by performing these processes, the thickness of the measuring
前記イメージ保存段階(S110)は、測定領域を認識するために厚さ測定をする前に測定対象物105のイメージを保存する段階である。つまり、測定対象物105で測定領域を含む領域を光学系で撮影して獲得したイメージ自体を標準モデルとして保存させておいて、後述するマッチング段階(S120)で活用することになる。
The image storage step (S110) is a step of storing an image of the
前記マッチング段階(S120)は、イメージ保存段階(S110)で保存された標準モデルと表示部160上で撮影される映像を比較して、測定領域が本発明の第1実施形態100の測定範囲内に含まれるか否かを判断する段階である。
In the matching step (S120), the standard model stored in the image storage step (S110) is compared with the video imaged on the
図6を参照すると、マッチング段階(S120)は、測定領域が表示部160に全部表示されるまで繰り返し行われることが好ましく、表示部160に測定領域が一部のみ表示されたりまたは全く表示されない場合には、センタリング段階(S121)または測定領域サーチ段階(S122)を行う。
Referring to FIG. 6, the matching step (S120) is preferably repeated until the measurement area is completely displayed on the
前記センタリング段階(S121)は、測定領域の一部のみが表示部160に表示されている場合に遂行され、測定領域が表示部160に全部表示されるように測定対象物105またはレンズ部130の位置を移動させる段階である。
The centering step (S <b> 121) is performed when only a part of the measurement region is displayed on the
本発明の第1実施形態100によれば、センタリング段階(S121)はイメージ保存段階(S110)で保存された標準モデルと表示部160に表示される映像を比較して、現在測定される位置を計算し、計算された位置に関する値を用いて、測定領域との位置の差を計算し、測定対象物105またはレンズ部130を移動させるようになる。
According to the
図7を参照すると、前記測定領域サーチ段階(S122)は、測定領域が表示部160に全く表示されない場合に行われ、イメージ保存段階(S110)で保存された標準モデルを活用することが難しいので、この過程を行うことになる。
Referring to FIG. 7, the measurement region search step (S122) is performed when no measurement region is displayed on the
測定領域サーチ段階(S122)は、表示部に表示される領域から最も近い地域を周方向に沿って測定対象物105またはレンズ部130の位置を移動させ、測定領域をサーチする段階である。本発明の第1実施形態100によると、表示部160に測定領域が表示されない場合は反時計方向に沿って測定対象物105またはレンズ部130を移動させて映像を撮影する。なお、時計方向に沿って測定対象物105またはレンズ部130を移動させて映像を撮影しても良い。
The measurement region search step (S122) is a step of searching the measurement region by moving the position of the
ここで、測定領域の全部または一部が表示部160に表示される場合まで繰り返し行い、全部表示されている場合には反射角調節段階(S130)を行い、一部が表示されている場合にはセンタリング段階(S121)を行うことになる。
Here, the measurement area is repeatedly performed until all or a part of the measurement area is displayed on the
一方、測定領域が2領域以上の場合にも、前述したマッチング段階(S120)を同じように行うことになる。複数の測定領域が測定範囲内にすべて含まれることができる場合、複数の測定領域が測定範囲内にすべて含まれるまで、マッチング段階(S120)を行うことになり、複数の測定領域が測定範囲内にすべて含まれることができない場合、測定領域ごとに個別にマッチング段階(S120)を行うことになる。 On the other hand, when the measurement region is two or more regions, the above-described matching step (S120) is performed in the same manner. When all of the plurality of measurement regions can be included in the measurement range, the matching step (S120) is performed until all of the plurality of measurement regions are included in the measurement range. In other words, the matching step (S120) is performed separately for each measurement region.
図2を参照すると、前記反射角調節段階(S130)は、測定領域から反射される光が分光器150に入射するように反射型光経路変換部140の反射角を調節することになる。すなわち、反射型光経路変換部140の反射角を100°で調節すると第1分光器151に光が入射され、反射角を80°で調節すると第2分光器152に光が入射される。
Referring to FIG. 2, in the reflection angle adjustment step (S 130), the reflection angle of the reflection type optical
また、図3を参照すると、測定領域が2つの領域であり、同時に2つの分光器150に光を入射させる場合も同様である。前述したように、反射型光経路変換部140の反射面は複数の極小ミラーを含み、それぞれのミラーを個別に制御が可能である。これを利用して、第1反射部141の反射角を100°で調節し、第2反射部142の反射角を80°で調節すると、第1測定領域106から反射される光は、第1分光器151に入射され、第2測定領域107から反射される光は第2分光器152に入射されるのである。もちろん、測定領域が2領域である場合だけでなく、3つ以上の場合にも、分光器150をさらに追加して反射型光経路変換部140の一部の反射角を第1反射面141及び第2反射面の反射角と異なる反射角を有するように形成して、同時に厚さ測定が可能である。
Further, referring to FIG. 3, the same applies to the case where the measurement region is two regions and light is incident on two
前記厚さ測定段階(S140)は、分光器150に入射された光のスペクトルを測定して光の反射度(反射スペクトル)を測定し、これを基礎として測定対象物105の厚さを測定する段階である。本発明の第1実施形態(S100)によると、厚さ測定段階(S140)は、反射度測定段階(S141)と反射度比較段階(S142)と厚さ出力段階(S143)とを含んでいる。ただし厚さ測定段階(S140)が前述した段階に限定されるものではない。
In the thickness measuring step (S140), the spectrum of the light incident on the
前記反射度測定段階(S141)は、分光器に入射された光のスペクトルを分析して、光の波長ごとの光量データを利用して、測定領域の反射度を計算することになる。 In the reflectivity measurement step (S141), the spectrum of the light incident on the spectroscope is analyzed, and the reflectivity of the measurement region is calculated using the light amount data for each wavelength of the light.
前記反射度比較段階(S142)は、反射度測定段階(S141)で獲得した測定領域の反射度を理論的モデリングで獲得した反射度と比較して、同一であるか、または同一なモデリングがない場合は最も類似の反射度を有するモデリングを検索する段階である。 In the reflectance comparison step (S142), the reflectance of the measurement region obtained in the reflectance measurement step (S141) is the same as or not identical to the reflectance obtained in the theoretical modeling. The case is the stage of searching for the modeling with the most similar reflectivity.
前記厚さ出力段階(S143)は、反射度比較段階(S142)で検索されたモデリングに該当する厚さ値を出力する段階である。 The thickness output step (S143) is a step of outputting a thickness value corresponding to the modeling searched in the reflectivity comparison step (S142).
本発明の第1実施形態に係る厚さ測定方法(S100)は、測定範囲内に測定領域が含まれるようにマッチング段階(S120)を行い、厚さ測定の正確度を向上させ、特にこれを自動化する場合にはその効果をさらに向上させることができるようになる。 In the thickness measurement method (S100) according to the first embodiment of the present invention, the matching step (S120) is performed so that the measurement region is included in the measurement range, and the accuracy of thickness measurement is improved. In the case of automation, the effect can be further improved.
また、反射型光経路変換部140に含まれた極小ミラーすべての反射角を調節したり、一部の反射角のみを調節することもでき、特に一部の反射角のみを調節する場合、複数の測定領域の厚さを同時に測定することができるので測定時間を短縮させることができる。
Further, it is possible to adjust the reflection angles of all the minimal mirrors included in the reflection type optical
次に、本発明の第2実施形態に係るデジタル光学技術を用いた厚さ測定装置及び方法について説明する。 Next, a thickness measuring apparatus and method using digital optical technology according to the second embodiment of the present invention will be described.
図4は本発明の第2実施形態に係るデジタル光学技術を用いた厚さ測定装置を概略的に示した概念図である。 FIG. 4 is a conceptual view schematically showing a thickness measuring apparatus using digital optical technology according to the second embodiment of the present invention.
図4を参照すると、本発明の第2実施形態に係るデジタル光学技術を用いた厚さ測定装置200は、光源110とビームスプリッター120とレンズ部130と反射型光経路変換部(Digital Micromirror Device、以下「反射型光経路変換部」)140と分光器150と表示部160と補助ビームスプリッター225と光吸収部270とを含んでいる。
Referring to FIG. 4, a
前記補助ビームスプリッター225は、ビームスプリッター120と反射型光経路変換部140との間の光経路上に配置されてビームスプリッター120から透過された光を表示部160側に反射させたり、反射型光経路変換部140側に透過させるようになる。
The
すなわち、第1実施形態とは異なり、補助ビームスプリッター225を配置して反射型光経路変換部140で反射される光を表示部160に入射させるのではなく、補助ビームスプリッター225を介してビームスプリッター120で透過された光を表示部160側に反射させることになる。
That is, unlike the first embodiment, the
前記表示部160は、第1実施形態100における表示部160と同一の構成で設けられるが、位置が第1実施形態100のように反射型光経路変換部140から反射される光が入射する位置に配置されるのではなく、補助ビームスプリッター225から反射される光が入射する位置に配置される。このような配置をすることにより、表示部160は反射型光経路変換部140の反射角に影響を受けず、常に測定範囲に対する映像を表示することになる。
The
前記光吸収部270は、反射型光経路変換部140から分光器150に反射される光以外の光を吸収して除去する装置である。これは反射型光経路変換部140が第1反射部141及び第2反射部142を形成し、同時に第1分光器151または第2分光器152に第1測定領域106または第2測定領域107で反射される光を反射させる場合、反射型光経路変換部140の第1反射部141または第2反射部142以外の面で反射される光が光吸収部に反射されて光を除去させることになる。
The
前述したデジタル光学技術を用いた厚さ測定装置の第2実施形態の作動方法(S200)は、第1実施形態の作動方法(S100)と同一であるので、詳細な説明は省略する。すなわち、第2実施形態200は、反射型光経路変換部140に入射される以前の光から測定対象物105の位置を変更し、測定領域以外から反射される光を吸収して除去する光吸収部270を追加したもので、各構成の配置のみが異なるのみであり、第1実施形態100と同一の機能を有し、測定対象物105の厚さを測定する方法は同一である。
Since the operation method (S200) of the second embodiment of the thickness measuring apparatus using the digital optical technique described above is the same as the operation method (S100) of the first embodiment, detailed description thereof is omitted. That is, the
本発明の権利範囲は、前述した実施形態に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲内で様々な形態の実施形態に具現することができる。特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば誰でも変形可能な多様な範囲まで本発明の請求範囲の記載の範囲内にあるものとみなす。 The scope of rights of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be embodied in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. Without departing from the gist of the present invention claimed in the scope of claims, any person having ordinary knowledge in the technical field to which the invention pertains can describe various claims that can be modified. Considered to be within range.
100 厚さ測定装置
110 光源
120 ビームスプリッター
130 レンズ部
140 反射型光経路変換部
150 分光器
160 表示部
200 厚さ測定装置
225 補助ビームスプリッター
270 光吸収部
S100 厚さ測定方法
S110 イメージ保存段階
S120 マッチング段階
S121 センタリング段階
S122 測定領域サーチ段階
S130 反射角調節段階
S140 厚さ測定段階
S141 反射度測定段階
S142 反射度比較段階
S143 厚さ出力段階
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記光源から放出された光を反射させたり、または測定対象物により反射された光を透過させるビームスプリッターと、
前記ビームスプリッターにより反射された光を前記測定対象物に集束させるレンズ部と、
前記ビームスプリッターから透過された光の提供を受けて、同時に前記測定対象物の複数の領域における厚さ測定が可能となるように、前記測定対象物の互いに異なる測定領域から反射された光を互いに異なる光経路に沿って反射させる反射型光経路変換部と、
前記反射型光経路変換部から反射される光を分析して、前記測定対象物の厚さ情報を獲得する複数の分光器と、
前記ビームスプリッターから透過された光を基準として、前記反射型光経路変換部から反射された光の入力を受けて、前記測定対象物の映像を表示する表示部とを含み、
前記表示部は、測定対象物のイメージと、前記表示部に表示される映像を比較して前記測定対象物の測定領域が前記表示部に表示されるかどうかを判断し、
前記反射型光経路変換部は、前記反射型光経路変換部の反射角を調節して、前記測定対象物の互いに異なる複数の測定領域から反射される光をそれぞれの分光器に反射させる
ことを特徴とするデジタル光学技術を用いた厚さ測定装置。 A light source that emits light;
A beam splitter that reflects light emitted from the light source or transmits light reflected by the measurement object;
A lens unit that focuses the light reflected by the beam splitter onto the measurement object;
In response to the provision of the light transmitted from the beam splitter, the light reflected from the different measurement regions of the measurement object can be mutually measured so that the thickness measurement in a plurality of regions of the measurement object can be performed at the same time. A reflective optical path conversion unit that reflects along different optical paths;
A plurality of spectroscopes for analyzing the light reflected from the reflection type optical path conversion unit and obtaining thickness information of the measurement object;
Based on the light transmitted from the beam splitter receives an input of light reflected from the reflection type optical path changing unit, seen including a display unit for displaying an image of the object to be measured,
The display unit determines whether the measurement region of the measurement object is displayed on the display unit by comparing the image of the measurement object and the image displayed on the display unit,
The reflection-type light path conversion unit adjusts the reflection angle of the reflection-type light path conversion unit, and reflects light reflected from a plurality of different measurement regions of the measurement object to each spectroscope. Thickness measurement device using the featured digital optical technology.
前記表示部は、補助ビームスプリッターから透過された光の入力を受けて、前記測定対象物の映像を表示することを特徴とする請求項1に記載のデジタル光学技術を用いた厚さ測定装置。 An auxiliary beam splitter that is disposed on an optical path between the beam splitter and the reflective optical path converter, and reflects or transmits light transmitted from the beam splitter;
The thickness measuring apparatus using digital optical technology according to claim 1 , wherein the display unit receives an input of light transmitted from the auxiliary beam splitter and displays an image of the measurement object.
前記測定対象物のイメージを保存するイメージ保存段階と、
前記イメージ保存段階で保存されたイメージと、前記表示部に表示される映像を比較して前記測定対象物の測定領域が前記表示部に表示されるかどうかを判断するマッチング段階と、
前記互いに異なる複数の測定領域から反射される光が、各々前記複数の分光器に入射されるように、前記反射型光経路変換部の反射角を調節する反射角調節段階と、
前記分光器で獲得した光を基礎として、前記測定対象物の厚さを測定する厚さ測定段階と、
を含むことを特徴とする厚さ測定方法。 Utilizing a thickness measuring device using the digital optical technique according to claim 2 or 3 ,
An image storage step for storing an image of the measurement object;
A matching step of comparing the image stored in the image storage step with the image displayed on the display unit to determine whether the measurement region of the measurement object is displayed on the display unit;
A reflection angle adjusting step of adjusting a reflection angle of the reflective optical path conversion unit so that light reflected from the plurality of different measurement regions is incident on the plurality of spectrometers, respectively.
A thickness measurement step for measuring the thickness of the measurement object based on the light acquired by the spectrometer;
A thickness measuring method comprising:
前記測定領域の一部のみが前記表示部に表示される場合、前記表示部に表示される映像に前記測定領域が全部表示されるように前記測定対象物または前記レンズ部を移動させた後、マッチング段階を再遂行するセンタリング段階と、前記測定領域が前記表示部に表示されない場合、前記測定対象物または前記レンズ部を螺旋方向に沿って前記表示部に前記測定領域が一部または全部表示されるまで移動させた後、マッチング段階を再遂行する測定領域サーチ段階とを含むことを特徴とする請求項4に記載の厚さ測定方法。 The matching step is repeated until the measurement area is completely displayed on the display unit,
When only a part of the measurement area is displayed on the display unit, after moving the measurement object or the lens unit so that the entire measurement area is displayed on the image displayed on the display unit, A centering step for re-performing the matching step, and when the measurement region is not displayed on the display unit, the measurement object or the lens unit is partially or entirely displayed on the display unit along the spiral direction. The method of claim 4 , further comprising: a measurement region search step of performing the matching step again after moving to a predetermined position.
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