KR100946596B1 - 매핑용 타원해석기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 매핑용 타원해석기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 매핑용 타원해석기는 시편을 향하여 편광된 광을 조사하는 편광조사유닛과, 편광조사유닛이 수용되는 수용부와, 외부로부터 공급된 질소가스 및 불활성가스 중 적어도 하나의 가스가 수용부로 유입되도록 관통 형성되는 유입공과, 수용부로 유입된 가스가 외부로 유출되도록 관통 형성되는 유출공을 가지는 편광조사챔버와, 시편에서 반사된 광이 입사되며, 이 반사광을 분석하여 신호를 출력하는 편광분석유닛과, 편광분석유닛이 수용되는 수용부와, 외부로부터 공급된 질소가스 및 불활성가스 중 적어도 하나의 가스가 수용부로 유입되도록 관통 형성되는 유입공과, 수용부로 유입된 가스가 외부로 유출되도록 관통 형성되는 유출공을 가지는 편광분석챔버와, 편광조사챔버와 편광분석챔버 사이에 배치되며, 시편으로 입사되는 광의 입사경로의 일부 및 시편에 반사된 후 편광분석유닛으로 진행되는 광의 반사경로의 일부가 포함되는 공간부와, 외부로부터 공급된 질소가스 및 불활성가스 중 적어도 하나의 가스가 공간부로 유입되도록 관통 형성되는 유입구와, 공간부로 유입된 가스가 외부로 유출되도록 관통 형성되는 유출구를 가지는 퍼지챔버를 포함한다.
편광조사유닛, 편광분석유닛, 편광, 퍼지챔버, 매핑, 타원해석기
Description
본 발명은 매핑용 타원해석기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LCD나 PDP와 같은 시편의 진공자외선 파장 영역에서의 광학적 특성이나 두께 등을 측정하기 위한 매핑용 타원해석기에 관한 것이다.
타원해석법(ellipsometry)은 물질에 입사된 빛이 시편의 표면에서 반사되거나 물질을 투과한 후 그 물질의 굴절률이나 두께에 따라 빛의 편광상태가 변화하는 성질을 이용하여 물질의 광학적 특성이나 두께를 조사하는 방법을 말한다. 도 1에는 이러한 타원해석법을 이용하여 시편의 진공자외선 파장 영역에서의 광학적 특성을 조사하는 매핑용 타원해석기가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 종래의 매핑용 타원해석기(9)는 케이스(1)와, 스테이지(2)와, 편광조사부(3)와, 편광분석부(4)를 포함한다. 케이스(1)는 수용부(1a)와 유입공(1b)과 유출공(1c)을 가진다. 유입공(1b)에는 외부로부터 케이스의 수용부(1a)로 질소 가스가 유입되는 유입관이 끼워지며, 유출공(1c)에는 케이스의 수용부로 유입된 질소 가스가 유출되는 유출관이 끼워진다. 스테이지(2)에는 시편(s)이 고정되며, 스테이지(2)는 케이스의 수용부(1a)에 수평 방향, 즉 X축 및 Y축 방향으로 직선이동 가능하게 배치된다. 편광조사부(3)는 수용부(1a)에 배치되며, 시편(s)을 향하여 진공자외선 영역의 편광된 광을 조사한다. 편광분석부(4)는 수용부(1a)에 배치된다. 편광분석부(4)는 편광조사부(3)에서 조사된 후 시편(s)에서 반사된 광을 수광하며, 반사된 광을 분석한다.
그리고, 상술한 바와 같이 구성된 매핑용 타원해석기(9)를 이용하여 시편의 광학적 특성을 측정하는 동안에는 유입관을 통해 케이스의 수용부로 지속적으로 질소를 공급한다. 이는, 편광조사부(3)에서 조사된 진공자외선 영역의 광이 케이스 수용부(1a) 내에 포함되어 있는 산소나 수증기 등에 의해 흡수되는 것을 방지하기 위함이다.
하지만, 종래 매핑용 타원해석기(9)의 경우 케이스의 내부에서 시편이 이동되도록 구성되어 있으므로 케이스의 크기가 매우 커지게 된다. 즉, 시편 전체의 광학적 특징을 측정하기 위해서는 시편을 X축 및 Y축 방향으로 이동시켜야 하는데, 이를 위해서는 케이스의 X축 및 Y축 방향의 길이가 최소한 시편의 X축 방향 길이 및 시편의 Y축 방향 길이의 2배가 되어야 하며, 그 결과 케이스의 크기가 매우 커지게 된다. 특히, 대형 LCD를 측정하는 매핑용 타원해석기의 경우에는 그 크기가 수 미터에 달할 정도로 크게 제작되어야 하며, 그 결과 매핑용 타원해석기의 제작 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다. 또한, 케이스의 크기가 커지게 되면 케이스의 수용부(1a)를 질소 분위기로 형성하기 위해서는 오랜 시간 동안 많은 양의 질소를 공급하여야 하며, 그 결과 시편의 특성을 측정하는데 많이 시간이 소요될 뿐 아니라 측정 비용이 증가하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 진공자외선 영역의 광이 수증기나 산소에 의해 흡수되는 것을 방지하기 위하여 광이 진행하는 경로를 질소가스 및 불활성가스 중 적어도 하나의 가스 분위기로 형성하는데 소요되는 시간과 가스의 양이 감소될 수 있도록 구조가 개선된 매핑용 타원해석기를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 매핑용 타원해석기는 시편의 광학적 성질 및 상기 시편의 두께 중 적어도 하나를 측정하기 위한 것으로, 상기 시편을 향하여 편광된 광을 조사하는 편광조사유닛과, 상기 편광조사유닛이 수용되는 수용부와, 외부로부터 공급된 질소가스 및 불활성가스 중 적어도 하나의 가스가 상기 수용부로 유입되도록 관통 형성되는 유입공과, 상기 수용부로 유입된 가스가 외부로 유출되도록 관통 형성되는 유출공을 가지는 편광조사챔버와, 상기 편광조사유닛에서 조사된 후 상기 시편에서 반사된 광이 입사되며, 상기 입사된 반사광을 분석하여 이에 대응되는 신호를 출력하는 편광분석유닛과, 상기 편광분석유닛이 수용되는 수용부와, 외부로부터 공급된 질소가스 및 불활성가스 중 적어도 하나의 가스가 상기 수용부로 유입되도록 관통 형성되는 유입공과, 상기 수용부로 유입된 가스가 외부로 유출되도록 관통 형성되는 유출공을 가지는 편광분석챔버와, 상기 편광조사챔버와 상기 편광분석챔버 사이에 배치되며, 상기 편광조사유닛에서 조사되 어 상기 시편으로 입사되는 광의 입사경로의 일부 및 상기 시편에 반사된 후 상기 편광분석유닛으로 진행되는 광의 반사경로의 일부가 포함되는 공간부와, 외부로부터 공급된 질소가스 및 불활성가스 중 적어도 하나의 가스가 상기 공간부로 유입되도록 관통 형성되는 유입구와, 상기 공간부와 연통되며 상기 공간부로 유입된 가스가 외부로 유출되도록 관통 형성되는 유출구를 가지는 퍼지챔버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 퍼지챔버의 유출구는, 상기 광의 입사경로 및 반사경로 중 상기 시편과 상기 퍼지챔버 사이에 형성되는 경로가 상기 퍼지챔버의 유출구로부터 유출되는 가스 분위기에 노출되도록 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 퍼지챔버는 하단부가 개구된 반구형상으로 이루어져며, 상기 반구형상의 곡률 중심은 상기 유입구의 하방에 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 편광조사챔버의 유출공은, 상기 광의 입사경로 중 상기 퍼지챔버와 상기 편광조사챔버 사이에 형성되는 경로가 상기 편광조사챔버의 유출공으로부터 유출되는 가스 분위기에 노출되도록 형성되며, 상기 편광분석챔버의 유출공은, 상기 광의 반사경로 중 상기 퍼지챔버와 상기 편광분석챔버 사이에 형성되는 경로가 상기 편광분석챔버의 유출공으로부터 유출되는 가스 분위기에 노출되도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기한 구성의 본 발명에 따르면, 광의 진행경로를 포함하는 영역, 즉 필요 한 영역만을 질소가스 및 불활성가스 중 적어도 하나의 가스 분위기로 형성할 수 있다. 따라서, 광의 진행경로를 가스 분위기로 형성하는데 소요되는 시간 및 가스의 양이 감소된다.
또한, 매핑용 타원해석기의 크기가 감소되므로 제작비용이 감소되며, 매핑용 타원해석기를 용이하게 이동시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 매핑용 타원해석기에 관하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 매핑용 타원해석기의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 매핑용 타원해석기(100)는 스테이지(T)와, 편광조사챔버(10)와, 편광조사유닛(20)과, 편광분석챔버(30)와, 편광분석유닛(40)과, 퍼지챔버(60)를 포함한다.
스테이지(T)는 시편이 장착되는 곳으로, 도 2에 도시된 바와 같이 수평방향, 즉 X축 및 Y축 방향으로 이동가능하게 배치된다.
편광조사챔버(10)는 원통 형상으로 형성되며, 시편(s)의 상측에 이동가능하게 배치된다. 편광조사챔버(10)의 내부에는 수용부(11)가 형성되며, 편광조사챔버의 측면에는 수용부(11)와 연통되는 유입공(12)이 관통 형성된다. 유입공(12)에는 유입관(13)이 끼워지며, 이 유입관(13)을 통하여 외부의 가스저장탱크(미도시)로부터 공급된 질소가스 및 불활성가스 중 적어도 하나의 가스, 특히 본 실시예에서는 질소가스가 편광조사챔버의 수용부(11)로 유입된다. 편광조사챔버의 하단에는 수 용부 내로 유입된 질소가스가 유출되는 유출공(14)이 관통 형성된다.
편광조사유닛(20)은 시편(s)을 향하여 편광된 광을 조사하는 것으로, 광원(21)과 편광기(22)를 가진다. 광원(21)은 편광조사챔버의 수용부(11)에 배치되며, 시편(s)을 향하여 광, 특히 진공자외선 파장 영역의 광을 조사한다. 편광기(22)는 도 2에 일점쇄선으로 도시된 바와 같이 광원(21)에서 조사되어 시편으로 진행하는 광의 입사경로 상에 배치되며, 편광조사챔버의 수용부(s)에 설치된다. 편광기(22)는 광원(21)에서 조사된 광을 편광시킨다.
편광분석챔버(30)는 원통 형상으로 형성되며, 시편(s)의 상측에 이동가능하게 배치된다. 편광분석챔버(30)의 내부에는 수용부(31)가 형성되며, 편광조사챔버의 측면에는 이 수용부(31)와 연통되는 유입공(32)이 관통 형성된다. 유입공(32)에는 유입관(33)이 끼워지며, 이 유입관(33)을 통하여 외부의 가스저장탱크로부터 공급된 질소가스 및 불활성가스 중 적어도 하나의 가스, 특히 본 실시예에서는 질소가스가 편광분석챔버의 수용부(31)로 유입된다. 편광조사챔버(30)의 하단에는 수용부(31) 내로 유입된 질소가스가 유출되는 유출공(34)이 관통 형성된다.
편광분석유닛(40)은 시편(s)에서 반사된 광을 분석하기 위한 것으로, 편광기(41)와 광검출기(42)를 가진다. 편광기(41)는 편광조사유닛(20)에서 조사된 후 시편(s)에서 반사된 광이 진행되는 반사경로 상에 배치되며, 편광분석챔버의 수용부(31)에 설치된다. 편광기(41)는 시편(s)에서 반사된 후 편광기(41)로 입사되는 반사광을 수용하며, 이 반사광 중 특정 방향으로의 방향성을 가지는 광 성분만을 통과시킨다. 광검출기(42)는 입사되는 광의 세기를 측정하는 것으로, CCD(charge coupled device)나 포토 다이오드(photodiode) 등 다양한 종류의 것이 채용될 수 있다. 광검출기(42)는 편광분석책버의 수용부(31)에 설치된다. 광검출기(42)는 편광기(41)를 통과하여 광검출기(42)로 입사되는 광의 세기를 측정하고, 이에 대응되는 신호를 연산부(50)로 출력한다. 그리고, 연산부(50)는 광검출기(42)에서 출력된 신호를 수신하고 이를 이용하여 시편(s)의 진공자외선 영역에서의 광학적 성질이나 시편의 두께 등을 산출한다.
퍼지챔버(60)는 하단부가 개구된 반구 형상으로 형성되며, 그 곡면이 상방으로 볼록하게 배치된다. 퍼지챔버(60)는 편광조사챔버(10)와 편광분석챔버(30) 사이 및 시편(s)의 상측에 배치된다. 그리고, 퍼지챔버(60)의 내부에 형성되는 공간부(61)에는 광의 입사경로와 반사경로 각각의 일부가 포함된다. 특히, 본 실시예의 경우 도 2에 도시된 바와 같이 퍼지챔버(60)는, 퍼지챔버(60)와 시편(s) 사이의 간격, 퍼지챔버(60)와 편광조사챔버(10) 사이의 간격 및 퍼지챔버(60)와 편광분석챔버(30) 사이의 간격이 매우 좁도록, 약 1~2mm 정도가 되도록 배치된다. 따라서 광의 입사경로 및 반사경로 중, 편광조사챔버(10)와 시편(s) 사이의 입사경로 및 시편(s)과 편광분석챔버(30) 사이의 반사경로의 대부분이 퍼지챔버의 공간부(61) 내에 포함되며, 동시에 편광조사챔버(10) 및 편광분석챔버(30)가 퍼지챔버(60)와 서로 이격되게 배치되므로 도 2의 화살표(A)로 도시된 바와 같이 편광조사챔버(10) 및 편광분석챔버(30)는 퍼지챔버(60)의 곡면을 따라 이동가능하다. 그리고, 퍼지챔버(60)는 유입구(62)와 유출구(64)를 가진다. 유입구(62)는 퍼지챔버의 곡률중심의 상측, 즉 퍼지챔버의 곡면에 관통 형성된다. 유입구(62)에는 유입관(63)이 끼워지며, 이 유입관(63)을 통하여 외부의 가스저장탱크로부터 공급된 질소가스 및 불활성가스 중 적어도 하나의 가스, 특히 본 실시예에서는 질소가스가 퍼지챔버의 공간부(61)로 유입된다. 퍼지챔버의 하단부는 개구되어 유출구(64)를 형성하며, 이 유출구(64)를 통해 공간부(61)로 유입된 질소가스가 외부로 유출된다.
상기한 매핑용 타원해석기에 있어서, 편광조사챔버(10)에 결합된 유입관(13)을 통해 편광조사챔버의 수용부(11)로 질소를 공급하면, 이 수용부(11)에 질소가 채워짐과 동시에 수용부(11)에 수용되어 있던 공기가 편광조사챔버의 유출공(14)을 통해 외부로 유출되어 수용부(11)가 질소 분위기로 전환되게 된다. 이후, 지속적으로 질소를 공급하면 도 2의 화살표로 도시된 바와 같이 수용부(11)에 있던 질소가 편광조사챔버의 유출공(14)을 통해 외부로 유출되는데, 이렇게 유출되는 질소에 의해 광의 입사경로 중 편광조사챔버(10)와 퍼지챔버(60) 사이에 있는 광의 입사경로가 질소 분위기에 노출되게 된다.
그리고, 편광분석챔버(30)에 결합된 유입관(33)을 통해 편광분석챔버의 수용부(31)로 질소를 공급하면, 이 수용부(31)가 질소 분위기로 변하게 되며, 소정의 시간 후에는 편광분석챔버의 유출공(34)을 통해 외부로 유출되는 질소에 의해 광의 반사경로 중 퍼지챔버(60)와 편광분석챔버(30) 사이에 있는 광의 반사경로도 질소 분위기에 노출되게 된다.
또한, 퍼지챔버에 결합된 유입관(63)을 통해 퍼지챔버의 공간부(61)로 질소를 공급하면, 이 공간부(61)가 질소 분위기로 변하게되며, 소정의 시간 후에는 퍼지챔버의 유출구(64)를 통해 외부로 유출되는 질소에 의해 광의 입사경로 및 반사 경로 중 퍼지챔버(60)와 시편(s) 사이에 있는 경로도 질소 분위기에 노출되게 된다.
즉, 광원(21)에서 조사된 광이 광원(21)으로부터 광검출기(42)에 입사될 때까지 진행하는 모든 진행경로가 질소 분위기에 노출되며, 따라서 광원(21)에서 조사된 진공자외선 영역의 광이 산소나 수증기에 의해 흡수되는 것이 방지된다.
특히, 종래의 경우에는 시편(s)을 포함하여 케이스 내부 전체를 질소 분위기로 형성하였던 것에 비하여, 본 실시예의 경우 광이 진행되는 경로를 감싸는 공간만을 질소 분위기로 형성할 수 있다. 따라서, 질소 분위기를 형성하는데 소요되는 시간이 감축되어 매핑용 타원해석기를 용이하고 신속하게 사용할 수 있으며, 또한 질소 분위기를 형성하는데 소요되는 질소의 양이 감축되므로 매핑용 타원해석기의 유지비용이 줄어들게 된다. 또한, 종래와는 달리 매핑용 타원해석기 내에 시편(s)이 배치될 필요가 없으므로, 매핑용 타원해석기의 크기를 줄일 수 있으며, 그 결과 매핑용 타원해석기의 제작비용이 감소된다.
또한, 편광조사챔버(10) 및 편광분석챔버(30)와 퍼지챔버(60)가 서로 분리되어 있으므로, 도 2의 화살표(A)로 도시된 바와 같이 편광조사챔버(10) 및 편광분석챔버(30)를 퍼지챔버(60)의 구면을 따라 이동시킬 수 있다. 따라서, 시편의 특성에 따라 시편(s)에 조사되는 광의 입사각을 조절할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 종래의 매핑용 타원해석기의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 매핑용 타원해석기의 개략적인 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100...매핑용 타원해석기 10...편광조사챔버
20...편광조사유닛 30...편광분석챔버
40...편광분석유닛 50...연산부
60...퍼지챔버 T...스테이지
Claims (4)
- 시편의 광학적 성질 및 상기 시편의 두께 중 적어도 하나를 측정하기 위한 것으로,상기 시편을 향하여 편광된 광을 조사하는 편광조사유닛;상기 편광조사유닛이 수용되는 수용부와, 외부로부터 공급된 질소가스 및 불활성가스 중 적어도 하나의 가스가 상기 수용부로 유입되도록 관통 형성되는 유입공과, 상기 수용부로 유입된 가스가 외부로 유출되도록 관통 형성되는 유출공을 가지는 편광조사챔버;상기 편광조사유닛에서 조사된 후 상기 시편에서 반사된 광이 입사되며, 상기 입사된 반사광을 분석하여 이에 대응되는 신호를 출력하는 편광분석유닛;상기 편광분석유닛이 수용되는 수용부와, 외부로부터 공급된 질소가스 및 불활성가스 중 적어도 하나의 가스가 상기 수용부로 유입되도록 관통 형성되는 유입공과, 상기 수용부로 유입된 가스가 외부로 유출되도록 관통 형성되는 유출공을 가지는 편광분석챔버; 및상기 편광조사챔버와 상기 편광분석챔버 사이에 배치되며, 상기 편광조사유닛에서 조사되어 상기 시편으로 입사되는 광의 입사경로의 일부 및 상기 시편에 반사된 후 상기 편광분석유닛으로 진행되는 광의 반사경로의 일부가 포함되는 공간부와, 외부로부터 공급된 질소가스 및 불활성가스 중 적어도 하나의 가스가 상기 공간부로 유입되도록 관통 형성되는 유입구와, 상기 공간부와 연통되며 상기 공간부로 유입된 가스가 외부로 유출되도록 관통 형성되는 유출구를 가지는 퍼지챔버;를 포함하며,상기 광의 입사경로 및 반사경로 중 상기 시편과 상기 퍼지챔버 사이에 형성되는 경로가 상기 퍼지챔버의 유출구로부터 유출되는 가스 분위기에 노출되도록, 상기 퍼지챔버는 하단부가 개구된 반구형상으로 이루어져며, 상기 반구형상의 곡률 중심은 상기 유입구의 하방에 배치되는 것을 특징으로 하는 매핑용 타원해석기.
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- 제1항에 있어서,상기 편광조사챔버의 유출공은, 상기 광의 입사경로 중 상기 퍼지챔버와 상기 편광조사챔버 사이에 형성되는 경로가 상기 편광조사챔버의 유출공으로부터 유출되는 가스 분위기에 노출되도록 형성되며,상기 편광분석챔버의 유출공은, 상기 광의 반사경로 중 상기 퍼지챔버와 상기 편광분석챔버 사이에 형성되는 경로가 상기 편광분석챔버의 유출공으로부터 유출되는 가스 분위기에 노출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 매핑용 타원해석 기.
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Citations (4)
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| EP0484879A2 (en) | 1990-11-05 | 1992-05-13 | Nihon Shinku Gijutsu Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for gas phase synthesis |
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