KR100429637B1 - 다중 광로 광원장치 및 그 동작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 광로 광원장치 및 그 동작방법에 관한 것으로써, 여러 파장의 광을 혼합하여 생성하는 광원부에서 발생된 광을 여러 파장의 분광된 광으로 분광시키고, 상기 분광된 여러 파장의 광을 다중 광로를 통해 검사하고자 하는 다층 박막 구조를 가지는 재료로 입사시킴으로써, 상기 재료에 입사된 광의 반사광을 화상으로 변환하여 상기 다층 구조를 화상으로 검사할 수 있도록 하는 카메라가 효율적으로 상기 다층 재료의 반사특성을 파악할 수 있도록 하는 동시에, 적어도 하나 이상의 광원으로부터 특정 파장의 광을 선택하여 상기 다층 재료로 조사할 수 있도록 하여 다층 구조로 인한 굴절각의 특성과 반사특성을 상기 카메라가 상기 반사광을 통해 효율적으로 파악할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

다중 광로 광원장치 및 그 동작방법{Light Source Device with a Multi-Path and Operating Method for the Same}

본 발명은 다중 광로 광원장치 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 특히 평면 디스플레이, 반도체 등의 이종 재료 및 다층 박막 구조를 가지는 재료들의 화상검사가 효율적으로 이루어질 수 있도록 하는 다중 광로 광원장치 및 그 동작방법에 관한 것이다.

일반적으로 평면 디스플레이 장치나 반도체 등에 도포된 재료의 다층 박막 구조를 화상 검사하기 위해서 도 1에 도시된 바와 같이 상기 다층 박막 중 특정 층을 강조시키기 위한 파장을 가지는 광을 조사하는 광원장치를 사용한다.

상기한 종래 광원장치는 여러 파장이 혼합된 광을 발생시키는 광원(1)과, 상기 광원(1)에서 발생한 광 중 특정 파장의 광만을 통과시키는 밴드패스 필터(2)와, 상기 밴드패스필터(2)를 통과한 특정 파장의 광을 다층 박막 구조의 재료(5)로 입사시키는 광섬유와 렌즈 등으로 이루어진 집광부(3)로 이루어진다.

여기서, 상기 광원은 일반적으로 할로겐, 메탈 할라이드 등이 사용되며, 또한, 상기 다층 재료(5)로 입사된 광의 반사광은 카메라(4)를 통해 화상으로 변환되고 상기 변환된 화상을 통해 상기 다층 재료(5)의 화상 검사가 행해지게 된다.

또한, 상기 밴드패스 필터(2) 대신 상기 광원(1)에서 발생한 광 중 여러 파장 대역의 광을 선택할 수 있도록 다수 개의 밴드패스 필터를 가지는 칼라 휠(Color Wheel)이 사용되기도 한다.

그러나 상기와 같은 광원장치에서 다층 재료로 조사되는 광은 단일 광로를통하게 되며, 상기 칼라 휠을 사용하는 경우에도 공간적인 제약 등의 이유로 몇 개의 특정 파장 필터만을 사용할 수 있을 뿐이며, 또한 필터의 밴드 폭도 조절할 수 없다. 따라서, 다층 재료의 분석에 한계가 있다는 문제점이 있다.

즉, 종래의 광원장치에서는 칼라 휠을 이용하여 다양한 특정 밴드의 파장을 만들어 내기가 어렵고 몇 개의 밴드의 파장만을 선택할 수 있어 쓸 수 있는 파장대가 제한되어 있다. 따라서 다중 광로가 아닌 단일 광로를 설정하여 검사하고자 하는 대상에 광을 입사시키는데, 이러한 경우 다층 박막 재료의 층의 높이에 의한 굴절각를 파악하기에 부족한 점이 있다. 이러한 결과로 상기 카메라에서 변환된 화상에는 원하지 않은 정보가 첨부되거나 원하는 정보가 누락되게 된다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 파장이 혼합된 광을 발생하는 광원으로부터 연속 파장의 분광된 광을 발생시키고 상기 복수개의 광을 선택적으로 사용할 수 있는 동시에 동일 광원 또는 다른 광원으로부터 생성된 특정 밴드의 파장을 검사하고자 하는 대상에 입사시킴으로써 입사각을 조정할 수 있는 다중 광로 광원장치 및 동작방법을 제공하는데 있다.

도 1은 종래 광원장치의 구성이 도시된 도,

도 2a,2b는 본 발명에 따른 다중 광로 광원장치의 제1 실시예의 구성이 도시된 도,

도 3a,3b는 본 발명에 따른 다중 광로 광원장치의 제2 실시예의 구성이 도시된 도,

도 4는 본 발명에 따른 다중 광로 광원장치의 일부 구성이 도시된 도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10 : 광원부 11 : 프리즘

12 : 반사부 13 : 카메라

14 : 집광부 15 : 다층 박막 구조를 가지는 재료

21 : 회절격자

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 다중 광로 광원장치의 특징에따르면, 다층 박막 구조를 가지는 재료로 광을 조사하는 광원부와, 상기 광원부에서 조사된 광을 분광시키는 분광부와, 상기 분광부에서 분광된 광을 파장별로 분리하여 상기 재료로 조사하는 반사부와, 상기 반사부에서 상기 재료로 조사된 광의 반사광이 입사되어 상기 다층 재료의 반사 특성을 획득할 수 있도록 하는 카메라로 구성된다.

또한, 본 발명에 의한 다중 광로 광원장치의 동작방법의 특징에 따르면, 다층 박막 구조를 가지는 재료로 광을 조사하는 제1 단계와, 상기 제1 단계에서 조사된 광을 여러 파장의 분광된 광으로 분광하는 제2 단계와, 상기 제2 단계에서 분광된 광이 상기 재료로 입사되도록 유도하는 제3 단계와, 상기 제3 단계에서 상기 재료로 입사된 광의 반사광으로부터 상기 다층 재료의 반사특성을 획득하는 제4 단계로 이루어진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 다중 광로 광원장치의 제1 실시예는 도 2a와 도 2b에 도시된 바와 같이, 여러 파장의 광이 혼합된 광을 생성하는 광원부(10)와, 상기 광원부(10)에서 생성된 광을 여러 파장의 광으로 분광하는 분광부로 동작하는 프리즘(11)과, 상기 프리즘(11)에서 분광된 광을 복수개의 반사경(12a,12b)을 통해 반사시켜 상기 분광된 광이 검사하고자 하는 다층 박막 구조를 가지는 재료(15)로 입사되도록 유도하는 반사부(12)와, 상기 반사부(12)에서 상기 다층 재료(15)로 입사된 광의 반사광을 화상으로 변환하여 상기 다층 재료(15)의 반사특성을 획득할 수 있도록 하는 카메라(13)로 구성된다.

또한, 본 발명에 따른 다중 광로 광원장치의 제1 실시예는 상기 반사부(12)에서 반사된 광이 상기 다층 재료(15)로 집광되어 입사되도록 광섬유와 집광용 렌즈 등으로 이루어지는 집광부(14)를 더 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 프리즘(11)을 이용하여 연속된 파장을 가지는 분광 광이 발생됨에 따라 복수개의 반사경(12a,12b)을 통해 특정한 방향으로 특정 파장의 광을 유도할 수 있다. 도 2b에서는 상기 프리즘(11)을 통해 분광된 광 중 특정한 파장의 너비 정도의 크기를 가지는 반사경(12a, 12b)을 이용하여 분광된 광을 90° 전환시켜 원하는 방향으로 광이 유도되도록 한다. 상기와 같이 90° 되는 방향으로 분광된 광을 유도하는 경우 분광되어 유도된 광 사이에 상호 간섭이 발생하지 않는다.

도 3a와 3b는 본 발명에 따른 다중 광로 광원장치의 제2 실시예를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 다중 광로 광원장치는 광원부(10)와, 상기 광원부(10)에서 발생된 광을 분광시키는 분광부인 투과형 회절격자(21)와, 상기 회절격자(21)를 통해 분광된 광이 다층 박막 구조를 가지는 재료(미도시)로 입사되도록 유도하는 복수개의 반사경(12a,12b)으로 이루어지는 반사부(12)와, 상기 반사부(12)에서 유도된 광을 집광하여 상기 재료로 입사시키는 집광부(미도시)와, 상기 재료의 반사광으로부터 상기 재료의 반사특성을 획득하는 동시에 상기 반사광을 화상으로 변환하여 상기 재료의 다층 구조를 화상으로 검사할 수 있도록 하는카메라(미도시)로 구성된다.

여기서, 상기 회절격자(21)는 평면유리나 오목 금속판에 여러 개의 평행선을 같은 간격으로 새긴 것으로, 여기서 빛을 조사하는 경우 투과 또는 반사된 빛이 파장별로 나뉘어서 그 스펙트럼을 얻을 수 있다. 상기 회절격자(21)는 상기 제1 실시예의 프리즘(11)보다 빛을 분산시키는 성능이 좋고 스펙트럼띠가 장파장인 빨강 쪽에서도 좁아지지 않는다. 다시 말해 상기 회절격자(21)를 이용하는 경우 상기 회절격가(21)를 통해 분광된 광은 빨강에서 보라에 이르기까지 스펙트럼의 색띠가 각 파장마다 균일하게 나타나며, 상기 스펙트럼 색띠가 1차, 2차, 3차로 병렬적으로 나타난다.

도 4는 본 발명에 따른 제1, 2 실시예에서 집광부의 집광용 렌즈(14a,14b)를 통해 다층 재료(15)로 하나 또는 그 이상의 광원부에서 선택된 특정 파장의 광이 입사되는 바를 도시하고 있다.

여기서, 'a'를 'A' 파장대의 광이라 하고, 'b'를 'B' 파장대의 광이라 하는 경우, 상기 'a'와 'b'는 상기 집광용 렌즈(14a,14b)를 통해 상기 다층 재료(15)로 각각 입사되며, 상기 집광용 렌즈(14a,14b)를 통해 상기 다층 재료(15)로 입사되는 광의 입사각이 조정된다. 따라서, 하나 또는 복수개의 광원부를 사용하는 경우에도 상기 반사부(12)를 이용하여 분광부(11,21)에서 분광된 광 중 특정 파장의 광을 상기 집광부(14)의 집광용 렌즈(14a,14b)로 유도할 수 있고, 상기 집광용 렌즈(14a,14b)를 통해 다중 광로를 가지는 광이 상기 다층 재료(15)로 입사되며, 상기 다층 재료(15)로 입사된 광의 반사광을 상기 카메라(13)가 화상으로 변환함에따라 상기 재료(15)의 다층 구조를 효과적으로 파악할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 다중 광로를 가지는 광원장치 및 그 동작방법은 여러 파장의 광을 혼합하여 생성하는 광원부에서 발생된 광을 여러 파장의 분광된 광으로 분광시키고, 상기 분광된 여러 파장의 광을 다중 광로를 통해 검사하고자 하는 다층 박막 구조를 가지는 재료로 입사시킴으로써, 상기 재료에 입사된 광의 반사광을 화상으로 변환하여 상기 다층 구조를 화상으로 검사할 수 있도록 하는 카메라가 효율적으로 상기 다층 재료의 반사특성을 파악할 수 있도록 하는 동시에, 적어도 하나 이상의 광원으로부터 특정 파장의 광을 선택하여 상기 다층 재료로 조사할 수 있도록 하여 다층 구조로 인한 굴절각의 특성과 반사특성을 상기 카메라가 상기 반사광을 통해 효율적으로 파악할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 다층 박막 구조를 가지는 재료로 광을 조사하는 광원부와;

   상기 광원부에서 조사된 광을 분광시키는 분광부와;

   상기 분광부에서 분광된 광을 파장별로 분리하여 상기 재료로 조사하는 반사부와;

   상기 반사부에서 상기 재료로 조사된 광의 반사광이 입사되어 상기 다층 재료의 반사 특성을 획득할 수 있도록 하는 카메라를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 광로 광원장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 분광부는 상기 조사된 광을 연속 파장의 분광된 광으로 분광시키는 프리즘으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 광로 광원장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 분광부는 상기 조사된 광을 연속 파장의 분광된 광으로 분광시키는 회절격자로 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 광로 광원장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 반사부는 상기 분광부에서 분광된 광의 파장 너비 크기에 해당하는 적어도 하나 이상의 반사경으로 구성되며,

   상기 반사경은 상기 분광부에서 분광된 광이 상기 다층 재료로 조사되도록 유도하는 것을 특징으로 하는 다중 광로 광원장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 다중 광로 광원장치는 상기 반사부에서 반사된 광이 상기 다층 재료로 입사되도록 상기 반사부에서 반사된 광을 집광하는 집광부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 광로 광원장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 집광부는 적어도 하나 이상의 광섬유와 적어도 하나 이상의 집광용 렌즈를 포함하여 구성되며,

   상기 광원부가 복수개 존재하는 경우, 동일 광원부 또는 서로 다른 광원부에서 발생한 광 중 선택된 파장을 가지는 광이 상기 재료로 입사되도록 입사각을 조정하는 것을 특징으로 하는 다중 광로 광원장치.
7. 다층 박막 구조를 가지는 재료로 광을 조사하는 제1 단계와;

   상기 제1 단계에서 조사된 광을 여러 파장의 분광된 광으로 분광하는 제2 단계와;

   상기 제2 단계에서 분광된 광이 상기 재료로 입사되도록 유도하는 제3 단계와;

   상기 제3 단계에서 상기 재료로 입사된 광의 반사광으로부터 상기 다층 재료의 반사특성을 획득하는 제4 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 광로 광원장치의 동작방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 제3 단계는 상기 여러 파장의 분광된 광을 집광하는 과정과;

   상기 집광된 광을 상기 재료로 입사시키는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 광로 광원장치의 조사방법.