KR101349447B1 - Method for measuring surface roughness of deposition film and apparatus thereof - Google Patents

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KR101349447B1
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김병환
서준현
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세종대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a method and an apparatus for measuring the surface roughness of a deposited film. The method for measuring the surface roughness of a deposited film according to the present invention comprises the following steps of: receiving surface images of a deposited film taken by an optical microscope, wherein the optical microscope takes each surface image when each source power is applied to the optical microscope; obtaining cumulative distributions of the number of particles which indicate the cumulative number of particles at each grayscale value using the number of pixels corresponding to each grayscale value in the image; searching for a grayscale value just before the grayscale value at which each of the cumulative number of particles in more than two distributions, among the cumulative distributions of the number of particles for each image, overlap for the first time; and obtaining the cumulative number of particles of each image at the searched grayscale value, and calculating the surface roughness of the deposited film for each image. The method and the apparatus for measuring the surface roughness of a deposited film according to the present invention can easily measure characteristics of the surface roughness by using the characteristics of the number of particles in a deposited film image taken by an optical microscope. [Reference numerals] (AA) Start; (BB) End; (S310) Receive each surface image of a deposited film taken by on optical microscope when each source power is applied to the optical microscope; (S320) Obtain cumulative distributions of the number of particles at each grayscale value using the number of pixels corresponding to each grayscale value in the image; (S330) Search for a grayscale value just before the grayscale value at which each of the cumulative number of particles in more than two distributions, among the cumulative distributions of the number of particles for each each image, overlap for the first time; (S340) Obtain the cumulative number of particles of each image at the searched grayscale value, and calculate the surface roughness of the deposited film for each image

Description

증착 박막의 표면 거칠기 측정방법 및 장치{Method for measuring surface roughness of deposition film and apparatus thereof}Method for measuring surface roughness of deposition film and apparatus

본 발명은 증착 박막의 표면 거칠기 측정방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원자 현미경을 사용하지 않고 증착 박막의 표면 거칠기를 측정할 수 있는 증착 박막의 표면 거칠기 측정방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for measuring surface roughness of a deposited thin film, and more particularly, to a method and apparatus for measuring surface roughness of a deposited thin film capable of measuring the surface roughness of a deposited thin film without using an atomic microscope.

일반적으로 미세 박막은 전자 소자의 제조에 이용되며, 박막의 표면 거칠기는 후속공정의 품질 및 소자의 효율에 영향을 미친다. 나노 및 마이크로 단위의 표면 거칠기는 주로 원자현미경(AFM;Atomic force microscopy)를 이용하여 측정한다. 원자현미경을 이용하여 박막의 표면 거칠기를 측정하는 종래 기술은 국내공개특허 제2011-0014978호에 개시되어 있다.In general, fine thin films are used in the manufacture of electronic devices, the surface roughness of the thin film affects the quality of the subsequent process and the efficiency of the device. Surface roughness in nano and micro units is mainly measured using atomic force microscopy (AFM). Conventional techniques for measuring the surface roughness of a thin film using an atomic force microscope are disclosed in Korean Patent Application Laid-Open No. 2011-0014978.

원자현미경은 시료의 표면을 주사하는 캔틸레버와, 캔틸레버의 단부에 있는 탐침(프로브)을 이용하여 표면 거칠기를 측정한다. 탐침이 시료 표면에 접근하면 탐침 끝의 원자와 시료 표면의 원자 사이에 서로 당기고 미는 힘이 작용하게 되어 캔틸레버가 아래 위로 휘어지게 된다. 따라서, 원자현미경은 캔틸레버의 휘는 정도를 측정하여 영상을 만들어서 원자 단위의 구조를 파악하는 원리를 이용한다.An atomic force microscope measures surface roughness using the cantilever which scans the surface of a sample, and the probe (probe) at the end of a cantilever. As the probe approaches the sample surface, a pull and push force acts between the atoms at the tip of the probe and the atoms at the sample surface, causing the cantilever to bend upward and downward. Therefore, the atomic force microscope uses the principle of determining the structure of the atomic unit by measuring the bending degree of the cantilever to make an image.

이와 같이 원자현미경을 사용할 경우에는 별도의 탐침을 필요로 하는데, 탐침의 모양과 재질에 따라 시료 표면에서의 간섭 현상이 발생할 수 있고 영상의 왜곡을 초래할 수 있는 문제점이 있다. 따라서, 탐침의 사용 없이 표면 거칠기를 측정하는 방법 또는 장치의 개발이 요구된다.In this case, when using an atomic force microscope, a separate probe is required, and according to the shape and material of the probe, an interference phenomenon may occur on the surface of the sample and may cause distortion of an image. Accordingly, there is a need for the development of a method or apparatus for measuring surface roughness without the use of a probe.

본 발명은, 광학 현미경으로 촬상된 증착 박막의 촬상 영상을 이용하여 표면 거칠기를 손쉽게 측정할 수 있는 증착 박막의 표면 거칠기 측정방법 및 장치를 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method and apparatus for measuring surface roughness of a deposited thin film that can easily measure surface roughness using an image captured by a deposited thin film photographed with an optical microscope.

본 발명은, 광학 현미경을 이용하여 촬상된 증착 박막의 표면에 대한 촬상 영상을 입력받되, 상기 광학 현미경에 인가되는 복수의 소스 파워 별로 상기 촬상 영상을 각각 입력받는 단계와, 상기 촬상 영상에서 각각의 그레이 스케일 값에 해당하는 픽셀들의 개수를 이용하여, 각 그레이 스케일 값에서의 누적 입자수를 나타내는 누적 입자수 분포를 획득하는 단계와, 상기 촬상 영상별로 획득된 누적 입자수 분포들 중에서, 적어도 두 개의 분포도에서 누적 입자수의 겹침이 최초로 발생하는 그레이 스케일 값의 바로 이전에 해당하는 그레이 스케일 값을 탐색하는 단계, 및 상기 탐색된 그레이 스케일 값에서의 누적 입자수를 상기 촬상 영상별로 획득하여 상기 증착 박막의 표면 거칠기를 상기 촬상 영상별로 연산하는 단계를 포함하는 증착 박막의 표면 거칠기 측정방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, an image of a deposition thin film photographed using an optical microscope is received, and the image of each of the plurality of source powers applied to the optical microscope is respectively input. Acquiring a cumulative particle number distribution representing a cumulative particle number at each gray scale value by using the number of pixels corresponding to the gray scale value; and among at least two cumulative particle number distributions obtained for each of the captured images, Searching for a gray scale value immediately before a gray scale value at which an overlap of cumulative particle numbers first occurs in a distribution chart, and acquiring the cumulative particle number from the found gray scale values for each of the captured images and depositing the deposited thin film. Calculating a surface roughness of each of the captured images; It provides ware measurements.

여기서, 상기 누적 입자수는, 상기 촬상 영상에서 최소 그레이 스케일 값인 0 부터 상기 선택된 그레이 스케일 값까지 누적된 입자수일 수 있다.Here, the cumulative particle number may be a particle number accumulated from 0, which is a minimum gray scale value, to the selected gray scale value in the captured image.

또한, 상기 증착 박막의 표면 거칠기를 연산하는 단계는, 상기 누적 입자수에 스케일 인자를 곱하여 상기 증착 박막의 표면 거칠기를 연산할 수 있다.In the calculating of the surface roughness of the deposited thin film, the surface roughness of the deposited thin film may be calculated by multiplying the cumulative particle number by a scale factor.

또한, 상기 광학 현미경은 레퍼런스 빔과 오브젝트 빔 중 오브젝트 빔만을 이용하여 상기 촬상 영상을 획득할 수 있다.In addition, the optical microscope may acquire the captured image using only an object beam of a reference beam and an object beam.

그리고, 본 발명은 광학 현미경을 이용하여 촬상된 증착 박막의 표면에 대한 촬상 영상을 입력받는 단계, 및 상기 촬상 영상을 구성하는 각 픽셀들의 그레이 스케일 값을 이용하여 상기 촬상 영상의 x축 또는 y축 방향에 대한 표면 거칠기의 프로파일을 획득하는 단계를 포함하는 증착 박막의 표면 거칠기 측정방법을 제공한다.In addition, the present invention is a step of receiving a captured image of the surface of the deposited thin film imaged using an optical microscope, and the x-axis or y-axis of the captured image using the gray scale value of each pixel constituting the captured image It provides a method of measuring the surface roughness of the deposited thin film comprising the step of obtaining a profile of the surface roughness with respect to the direction.

또한, 상기 표면 거칠기의 프로파일을 획득하는 단계는, 아래의 수학식을 이용하여 획득할 수 있다.In addition, the obtaining of the surface roughness profile may be obtained by using the following equation.

Figure 112012090608190-pat00001
Figure 112012090608190-pat00001

여기서, Rj는 상기 촬상 영상에서 y축 방향으로의 j번째 픽셀층에 대한 표면 거칠기 값,

Figure 112012090608190-pat00002
는 상기 j번째 픽셀층 상에 x축 방향으로 존재하는 m개의 픽셀들 중 i번째 픽셀에 대한 그레이 스케일 값,
Figure 112012090608190-pat00003
Figure 112012090608190-pat00004
의 최대 그레이 스케일 값(255)을 통해 수정된 그레이 스케일 값,
Figure 112012090608190-pat00005
는 상기 j번째 픽셀층 상에 x축 방향으로 존재하는 m개의 픽셀에 대한 그레이 스케일 값의 평균을 의미한다.Here, R j is the surface roughness value for the j-th pixel layer in the y-axis direction in the captured image,
Figure 112012090608190-pat00002
Is a gray scale value for the i th pixel among m pixels present on the j th pixel layer in the x-axis direction,
Figure 112012090608190-pat00003
The
Figure 112012090608190-pat00004
The gray scale value modified by the maximum gray scale value (255) of,
Figure 112012090608190-pat00005
Denotes an average of gray scale values for m pixels existing in the x-axis direction on the j-th pixel layer.

그리고, 본 발명은 광학 현미경을 이용하여 촬상된 증착 박막의 표면에 대한 촬상 영상을 입력받되, 상기 광학 현미경에 인가되는 복수의 소스 파워 별로 상기 촬상 영상을 각각 입력받는 영상 입력부와, 상기 촬상 영상에서 각각의 그레이 스케일 값에 해당하는 픽셀들의 개수를 이용하여, 각 그레이 스케일 값에서의 누적 입자수를 나타내는 누적 입자수 분포를 획득하는 입자수분포 획득부와, 상기 촬상 영상별로 획득된 누적 입자수 분포들 중에서, 적어도 두 개의 분포도에서 누적 입자수의 겹침이 최초로 발생하는 그레이 스케일 값의 바로 이전에 해당하는 그레이 스케일 값을 탐색하는 스케일값 선택부, 및 상기 탐색된 그레이 스케일 값에서의 누적 입자수를 상기 촬상 영상별로 획득하여 상기 증착 박막의 표면 거칠기를 상기 촬영 영상별로 연산하는 표면거칠기 연산부를 포함하는 증착 박막의 표면 거칠기 측정장치를 제공한다.In addition, the present invention is an image input unit for receiving a captured image of the surface of the deposited thin film imaged by using an optical microscope, the image input unit for each of the plurality of source power applied to the optical microscope, and in the captured image A particle number distribution obtaining unit obtaining a cumulative particle number distribution indicating a cumulative particle number at each gray scale value by using the number of pixels corresponding to each gray scale value, and a cumulative particle number distribution obtained for each captured image; Among them, a scale value selection unit for searching for a gray scale value immediately before the gray scale value at which the overlap of the cumulative particle number first occurs in at least two distribution charts, and the cumulative particle number in the searched gray scale value. Acquire the picked-up image by image to calculate the surface roughness of the deposited thin film for each shot image It provides a surface roughness measuring apparatus of the deposited thin film including a surface roughness calculating unit.

그리고, 본 발명은 광학 현미경을 이용하여 촬상된 증착 박막의 표면에 대한 촬상 영상을 입력받는 영상 입력부, 및 상기 촬상 영상을 구성하는 각 픽셀들의 그레이 스케일 값을 이용하여 상기 촬상 영상의 x축 또는 y축 방향에 대한 표면 거칠기의 프로파일을 획득하는 프로파일 획득부를 포함하는 증착 박막의 표면 거칠기 측정장치를 제공한다.The present invention provides an image input unit for receiving an image captured on a surface of a deposition thin film photographed using an optical microscope, and an x-axis or y of the image captured using the gray scale values of the pixels constituting the captured image. Provided is a surface roughness measuring apparatus of a deposited thin film including a profile obtaining unit obtaining a surface roughness profile in an axial direction.

본 발명에 따른 증착 박막의 표면 거칠기 측정방법 및 장치에 따르면, 광학 현미경을 이용하여 촬상된 증착 박막의 촬상 영상으로부터 입자수 특성을 이용하여 표면 거칠기 특성을 손쉽게 측정할 수 있는 이점이 있다.According to the method and apparatus for measuring the surface roughness of the deposited thin film according to the present invention, there is an advantage that the surface roughness characteristic can be easily measured by using the particle number characteristic from the captured image of the deposited thin film photographed using the optical microscope.

도 1은 본 발명의 실시예를 위한 광학 현미경의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 증착 박막의 표면 거칠기 측정장치의 구성도이다.
도 3은 도 2를 이용한 표면 거칠기 측정방법의 흐름도이다.
도 4는 도 3의 S310 단계에 따른 촬상 영상의 예이다.
도 5는 도 3의 S310 단계에서 얻어진 소스 파워별 촬상 영상에 대한 누적 입자수 분포를 나타낸다. 도 6은 기존의 ATM을 이용하여 실제 측정한 표면 거칠기와 본 발명의 제1 실시예에 따른 누적 입자수 간의 상관 관계를 소스 파워별로 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 증착 박막의 표면 거칠기 측정장치의 구성도이다.
도 8는 도 7을 이용한 측정방법의 흐름도이다.
도 9은 도 8의 S910 단계에서 획득된 촬상 영상의 예이다.
도 10은 도 8의 S920 단계를 설명하기 위한 촬상 영상의 구성 예이다.
도 11은 본 실시예에서 광학 현미경에 인가된 소스전력에 대해 도 9와 같은 형태의 영상(크기는 50×50 pixels)을 각 소스파워 별로 준비하고, 준비된 촬상 영상에 대해 수학식 5를 적용하여 픽셀 단위의 입자수를 계산한 것이다.
도 12는 도 9의 촬상 영상에서 j=1번째 픽셀층에서의 그레이 스케일 값의 변화를 예시한 것이다.
도 13은 도 9의 촬상 영상에서 y축 방향에 대한 표면 거칠기의 프로파일링 결과를 나타낸다.
1 is a schematic configuration diagram of an optical microscope for an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of an apparatus for measuring surface roughness of a deposited thin film according to a first exemplary embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of measuring surface roughness using FIG. 2.
4 is an example of a captured image according to step S310 of FIG. 3.
FIG. 5 illustrates a cumulative particle number distribution of the captured image for each source power obtained in operation S310 of FIG. 3. 6 is a graph showing the correlation between the surface roughness actually measured using the conventional ATM and the cumulative particle number according to the first embodiment of the present invention for each source power.
7 is a block diagram of an apparatus for measuring surface roughness of a deposited thin film according to a second exemplary embodiment of the present invention.
8 is a flowchart of a measuring method using FIG. 7.
FIG. 9 is an example of a captured image acquired at step S910 of FIG. 8.
10 is a configuration example of a captured image for explaining operation S920 of FIG. 8.
FIG. 11 illustrates an image (size 50 × 50 pixels) having the same shape as that of FIG. 9 for each source power applied to a source power applied to an optical microscope in this embodiment, and applies Equation 5 to the prepared captured image. The number of particles in pixels is calculated.
FIG. 12 illustrates a change in the gray scale value in the j = 1 th pixel layer in the captured image of FIG. 9.
FIG. 13 illustrates a result of profiling of surface roughness with respect to the y-axis direction in the captured image of FIG. 9.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예를 위한 광학 현미경의 개략 구성도이다. 광학 현미경은 레이저(Laser), 빔 분할기(Beam splitter), 마이크로 렌즈(Microscope Lens), 그리고 CCD(Charge Coupled Device) 센서로 구성된다. 전자수 분포의 측정을 위해 100배 (x100) 이상의 배율을 가진 마이크로 렌즈를 사용하며, 스테이지에 놓인 샘플(증착 박막)과 마이크로 렌즈 사이의 간격은 1 mm 이내로 조정한다. 1 is a schematic configuration diagram of an optical microscope for an embodiment of the present invention. An optical microscope consists of a laser, a beam splitter, a microscope lens, and a charge coupled device (CCD) sensor. A microlens with a magnification of 100 times (x100) or more is used for the measurement of the electron number distribution, and the distance between the sample (deposited thin film) and the microlens placed on the stage is adjusted to within 1 mm.

이러한 광학 현미경은 상기 광학 현미경은 기존의 광학 현미경과는 달리 레퍼런스 빔과 오브젝트 빔 중 오브젝트 빔만을 이용하여 영상을 획득한다. 도 1에서 빔 분할기에 의해 분할되어 수평으로 향하는 실선 빔은 레퍼런스 빔이고, 스테이지에서 CCD 센서를 향하는 점선 빔은 오브젝트 빔에 해당된다.In such an optical microscope, unlike the conventional optical microscope, the optical microscope acquires an image using only an object beam among a reference beam and an object beam. In FIG. 1, the solid line beam divided by the beam splitter and directed horizontally is the reference beam, and the dotted line beam directed toward the CCD sensor in the stage corresponds to the object beam.

빔 분할기에 의해 분할된 레이저는 증착 박막을 향해 아래로 투과한 후 다시 상부로 반사되어 증착 박막 내부의 전자분포 이미지가 CCD 영상에 저장된다. 여기서, 증착 박막 상에 전자수가 많으면 CCD에 빛이 적게 들어오면서 포토 다이오드에 찍히는 전자수는 작게 되고 촬상 영상이 어둡게 된다. 따라서, 촬상 영상에서 밝은 부분 즉 그레이 스케일 값이 큰 부분은 실제로 증착 박막에서는 전자수가 적은 부분이고, 반대로 어두운 부분 즉 그레이 스케일 값이 작은 부분은 증착 박막에서 전자수가 많은 부분에 해당된다.The laser split by the beam splitter penetrates downward toward the deposited thin film and then reflects upward again, so that an electron distribution image inside the deposited thin film is stored in the CCD image. In this case, when the number of electrons on the deposited thin film is high, the number of electrons imprinted on the photodiode decreases while the light enters the CCD and the captured image becomes dark. Therefore, the bright portion, that is, the portion having a large gray scale value, in the captured image is actually a portion having few electrons in the deposited thin film, whereas the dark portion, that is, the portion having a small gray scale value, corresponds to the portion having many electrons in the deposited thin film.

상기 CCD 이미지는 본래 2차원 평면인 X, Y 축으로 이루어져 있지만 복원을 통하여 2차원 평면을 Z축으로 이동시켜 3차원의 공간에서 대상물을 구분할 수 있다. 이 복원 기술은 공지된 일반적인 방법으로서 박막 내부의 전자분포를 계산하는 데에 응용된다. 복원 식은 수학식 1을 참조한다.Although the CCD image is originally composed of the X and Y axes, which are two-dimensional planes, the object can be distinguished from the three-dimensional space by moving the two-dimensional planes to the Z-axis through reconstruction. This reconstruction technique is a well-known general method and is applied to calculate the electron distribution in a thin film. The restoration equation refers to equation (1).

Figure 112012090608190-pat00006
Figure 112012090608190-pat00006

여기서, u(x,y)는 입력 이미지이고, d는 object가 떨어진 거리이다. kx, ky 는 프레넬 존 패턴(Fresnel zone pattern)을 만들기 위한 특이 함수이다. h(r,c)는 실수부와 허수부로 나뉜다. 수학식 2는 위상, 수학식 3은 크기를 나타내는 것으로서 이를 통해 다시 이미지화할 수 있게 된다.Where u (x, y) is the input image and d is the distance the object has fallen. kx and ky are singular functions for making a Fresnel zone pattern. h (r, c) is divided into a real part and an imaginary part. Equation (2) represents phase and Equation (3) represents magnitude, so that it can be imaged again.

Figure 112012090608190-pat00007
Figure 112012090608190-pat00007

Figure 112012090608190-pat00008
Figure 112012090608190-pat00008

이하에서는 상기 광학 현미경을 통해 촬상된 영상을 이용하여 증착 박막의 표면 거칠기를 연산하는 장치 및 방법에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an apparatus and method for calculating the surface roughness of the deposited thin film using the image captured by the optical microscope will be described in detail.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 증착 박막의 표면 거칠기 측정장치의 구성도이다. 이러한 제1 실시예는 광학 현미경에 인가되는 소스 파워 별로 획득되는 복수의 촬상 영상을 이용하여 표면 거칠기를 연산하는 방식이다.2 is a block diagram of an apparatus for measuring surface roughness of a deposited thin film according to a first exemplary embodiment of the present invention. The first embodiment is a method of calculating the surface roughness using a plurality of captured images obtained for each source power applied to the optical microscope.

본 발명의 제1 실시예에 따른 장치(100)는 영상 입력부(110), 입자수분포 획득부(120), 스케일값 선택부(130), 표면거칠기 연산부(140)를 포함한다.The apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention includes an image input unit 110, a particle number distribution obtaining unit 120, a scale value selecting unit 130, and a surface roughness calculating unit 140.

먼저, 상기 영상 입력부(110)는 광학 현미경을 이용하여 촬상된 증착 박막의 표면에 대한 촬상 영상을 입력받는다. 더 상세하게는, 상기 광학 현미경에 인가되는 복수의 소스 파워 별로 촬상 영상을 각각 입력받는다. 사용된 소스 파워가 4개인 경우 그에 대응하는 4개의 촬상 영상을 각각 입력받는다.First, the image input unit 110 receives an image captured on the surface of the deposited thin film imaged using an optical microscope. In more detail, the captured image is input to each of a plurality of source powers applied to the optical microscope. When four source powers are used, four captured images corresponding thereto are input.

그리고, 상기 입자수분포 획득부(120)는 상기 촬상 영상에서 각각의 그레이 스케일 값에 해당하는 픽셀들의 개수를 이용하여, 각 그레이 스케일 값에서의 누적 입자수를 나타내는 누적 입자수 분포를 획득한다. The particle number distribution obtaining unit 120 acquires a cumulative particle number distribution indicating the cumulative particle number at each gray scale value by using the number of pixels corresponding to each gray scale value in the captured image.

상기 스케일값 선택부(130)는, 상기 촬상 영상별로 획득된 누적 입자수 분포들 중에서, 적어도 두 개의 분포도에서 누적 입자수의 겹침이 최초로 발생하는 그레이 스케일 값의 바로 이전에 해당하는 그레이 스케일 값을 탐색하는 부분이다.The scale value selector 130 may select a gray scale value immediately before the gray scale value at which the accumulation of the cumulative particle number overlaps in at least two distribution charts among the cumulative particle number distributions obtained for each captured image. This is the part to search.

상기 표면거칠기 연산부(140)는 상기 탐색된 그레이 스케일 값에서의 누적 입자수를 상기 촬상 영상별로 획득하여 상기 증착 박막의 표면 거칠기를 상기 촬영 영상별로 연산한다.The surface roughness calculator 140 acquires the cumulative number of particles in the found gray scale value for each of the captured images and calculates the surface roughness of the deposited thin film for each of the captured images.

도 3은 도 2를 이용한 표면 거칠기 측정방법의 흐름도이다. 이하에서는 도 2 및 도 3을 참조로 하여 증착 박막의 표면 거칠기를 연산하는 방법을 설명한다.3 is a flowchart illustrating a method of measuring surface roughness using FIG. 2. Hereinafter, a method of calculating the surface roughness of the deposited thin film will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

먼저, 상기 영상 입력부(110)는 광학 현미경을 이용하여 촬상된 증착 박막의 표면에 대한 촬상 영상을 입력받되, 상기 광학 현미경에 인가되는 복수의 소스 파워 별로 촬상 영상을 각각 입력받는다(S310).First, the image input unit 110 receives an image captured on the surface of the deposited thin film photographed using an optical microscope, and receives an image captured for each of a plurality of source powers applied to the optical microscope (S310).

도 4는 도 3의 S310 단계에 따른 촬상 영상의 예이다. 이러한 도 4는 도 1에 200W의 소스 파워를 적용하고 SiH4 8 sccm, NH3 22 sccm의 조건에서 증착한 박막을 도 1의 촬상장치를 이용하여 촬영한 CCD 영상이다. 이러한 도 4는 200W의 소스 파워 인가 시에 획득된 촬상 영상의 예로서, 이외에도 400W, 600W, 800W의 소스 파워 인가 시에 획득된 촬상 영상을 추가로 이용한다.4 is an example of a captured image according to step S310 of FIG. 3. FIG. 4 is a CCD image of the thin film deposited by applying a source power of 200 W to FIG. 1 under conditions of SiH4 8 sccm and NH3 22 sccm using the imaging device of FIG. 1. 4 is an example of the captured image obtained when the source power is applied at 200 W, and in addition, the captured image obtained when the source power is applied at 400 W, 600 W, and 800 W is additionally used.

이후, 상기 입자수분포 획득부(120)는, 상기 촬상 영상에서 각각의 그레이 스케일 값에 해당하는 픽셀들의 개수를 이용하여, 각 그레이 스케일 값에서의 누적 입자수를 나타내는 누적 입자수 분포를 획득한다(S320). Thereafter, the particle number distribution obtaining unit 120 obtains a cumulative particle number distribution indicating a cumulative particle number at each gray scale value by using the number of pixels corresponding to each gray scale value in the captured image. (S320).

여기서, 입자수란 픽셀 단위의 입자수를 의미한다. 픽셀 단위의 입자수(입자의 개수)란 촬영 영상에서 해당 그레이 스케일 값을 갖는 픽셀의 개수를 의미하는 것으로서, 입자수를 픽셀 개수의 단위로 표현한 것을 의미한다.Here, the number of particles means the number of particles in pixel units. The number of particles (number of particles) in units of pixels means the number of pixels having a corresponding gray scale value in the captured image, and represents the number of particles expressed in units of the number of pixels.

도 5는 도 3의 S310 단계에서 얻어진 소스 파워별 촬상 영상에 대한 누적 입자수 분포를 나타낸다. 도 5의 가로축은 0~255까지의 256 개의 그레이 스케일 값이고, 세로축은 누적 입자수로서 픽셀 단위의 입자수에 해당된다. FIG. 5 illustrates a cumulative particle number distribution of the captured image for each source power obtained in operation S310 of FIG. 3. The horizontal axis of FIG. 5 is 256 gray scale values ranging from 0 to 255, and the vertical axis corresponds to the number of particles in units of pixels as the cumulative number of particles.

촬영 영상에서 각각의 그레이 스케일 값에 해당하는 픽셀들의 개수를 그레이 스케일 값 별로 파악하면, 특정(i번째) 그레이 스케일 값에서의 누적 입자수를 구할 수 있다. 즉, i번째 그레이 스케일 값에서의 누적 입자수란 최소 그레이 스케일 값 0 부터 상기 i번째 그레이 스케일 값 까지 누적된 입자수를 의미한다.When the number of pixels corresponding to each gray scale value in the captured image is determined for each gray scale value, the cumulative number of particles at a specific (i-th) gray scale value may be obtained. That is, the cumulative number of particles in the i-th gray scale value means the number of particles accumulated from the minimum gray scale value 0 to the i-th gray scale value.

만약, 임의 촬상 영상에서 0~2번째 그레이 스케일 값에 해당하는 픽셀 개수가, 그레이 스케일 값 0이 2개, 그레이스케일 값 1이 3개, 그리고 그레이 스케일 값 2가 4개일 때, 그레이스케일 값 1에서의 누적 입자수는 5개, 그레이 스케일 값 2에서의 누적 입자수는 9개가 된다.If the number of pixels corresponding to the 0 to 2nd gray scale value in the arbitrary captured image is 2 gray scale values 0, 3 gray scale values 1, and 4 gray scale values 2, the gray scale value 1 The cumulative particle number in E is five, and the cumulative particle number in gray scale value 2 is nine.

이러한 도 5는 소스 파워를 200, 400, 600, 800W로 변화시켜 얻어진 각각의 촬상 영상에 관한 픽셀 단위의 누적 입자수 분포도에 해당된다. 소스 파워별로 누적 입자수 분포가 다른 것을 알 수 있다.FIG. 5 corresponds to the cumulative particle number distribution in pixels for each captured image obtained by changing the source power to 200, 400, 600, and 800W. It can be seen that the cumulative particle number distribution differs for each source power.

다음, 상기 스케일값 선택부(130)는 도 5와 같이 촬상 영상별로 획득된 누적 입자수 분포들 중에서, 적어도 두 개의 분포도에서 누적 입자수의 겹침이 최초로 발생하는 그레이 스케일 값의 바로 이전에 해당하는 그레이 스케일 값(도 5에서 ‘49’값)을 탐색한다(S330).Next, the scale value selector 130 corresponds to a point immediately before the gray scale value at which the accumulation of the cumulative particle number overlaps at least two of the cumulative particle number distributions acquired for each captured image as shown in FIG. 5. The gray scale value (the '49' value in FIG. 5) is searched for (S330).

즉, 도 5에서 그레이 스케일 값 49는 적어도 두 개의 분포도에 겹침이 발생하기 직전의 그레이 스케일 값으로서, 누적 입자수 분포도들이 겹치지 않게 하는 최초 그레이 스케일 값을 나타낸다.That is, in FIG. 5, the gray scale value 49 is a gray scale value immediately before overlapping of at least two distributions, and represents an initial gray scale value such that cumulative particle number distributions do not overlap.

이후, 상기 표면거칠기 연산부(140)는 상기 탐색된 그레이 스케일 값 에서의 누적 입자수를 상기 촬상 영상별로 획득하여 상기 증착 박막의 표면 거칠기를 상기 촬영 영상별로 연산한다(S340).Thereafter, the surface roughness calculating unit 140 obtains the cumulative number of particles in the searched gray scale value for each of the captured images and calculates the surface roughness of the deposited thin film for each of the photographed images (S340).

즉, 그레이 스케일 값이 0~49 범위에 해당하는 모든 픽셀의 개수는 그레이 스케일 값 49에서의 누적 입자수로서, 이 탐색된 누적 입자수만 이용하면 증착 박막의 표면 거칠기를 구할 수 있다.That is, the number of all pixels whose gray scale value is in the range of 0 to 49 is the cumulative particle number at the gray scale value 49. Using only the searched cumulative particle number, the surface roughness of the deposited thin film can be obtained.

표면 거칠기는 영상의 검은 입자수 분포를 기준으로 측정하는 것으로서, 검은 입자는 박막의 기준 표면 위치로부터 아래 부분에 위치하고 있다. 즉, 검은 입자수의 분포는 표면 거칠기를 결정하는 요소에 해당되는 것으로서, 이러한 0~49 범위는 검은 입자수가 분포한 그레이 스케일 범위에 대응되는 것이다.The surface roughness is measured based on the black particle number distribution of the image, and the black particles are located below the reference surface position of the thin film. That is, the distribution of the black particle number corresponds to an element for determining the surface roughness, and the range of 0 to 49 corresponds to the gray scale range in which the black particle number is distributed.

도 6은 기존의 ATM을 이용하여 실제 측정한 표면 거칠기와 본 발명의 제1 실시예에 따른 누적 입자수 간의 상관 관계를 소스 파워별로 도시한 그래프이다. 여기서, 누적 입자수의 연산에 사용된 그레이 스케일 범위는 앞서와 같이 0~49 범위이다.6 is a graph showing the correlation between the surface roughness actually measured using the conventional ATM and the cumulative particle number according to the first embodiment of the present invention for each source power. Here, the gray scale range used for the calculation of the cumulative particle number is 0 to 49 range as before.

가로축은 박막 증착에 적용된 RF 소스 파워 값을 나타낸다. 세로축은 기존의 AFM를 사용하여 실제 측정한 표면 거칠기 값(-◆-)이고, 우측 세로축은 제1 실시예를 통해 각 소스 파워별로 획득된 그레이 스케일 값 0~49 범위의 누적 입자수(-▲-)를 나타낸다. 우측 세로축의 경우 눈금 값을 생략하여 도시하고 있다.The horizontal axis represents the RF source power value applied to the thin film deposition. The vertical axis is the surface roughness value (-◆-) actually measured using the conventional AFM, and the right vertical axis is the cumulative particle number (-▲) in the range of 0 to 49 gray scale values obtained for each source power through the first embodiment. -). In the case of the right vertical axis, the scale value is omitted.

여기서, 사용된 소스 파워에 따라 실제 표면 거칠기와의 이격 정도가 약간 다르지만 그 추이는 유지됨을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에서 표면거칠기 연산부(140)는 상기 연산된 누적 입자수에 별도의 스케일 인자(양의 상수)를 곱하여 상기 증착 박막의 표면 거칠기를 연산하도록 한다. Here, the distance from the actual surface roughness is slightly different depending on the source power used, but the trend is maintained. Therefore, in the present invention, the surface roughness calculating unit 140 calculates the surface roughness of the deposited thin film by multiplying the calculated cumulative particle number by a separate scale factor (positive constant).

예를 들어, 도 6에서 800W에 대한 표면거칠기는 1.65이다. 또한, 동일한 800W의 소스 파워에 대해 0-49의 그레이스케일 범위에서 계산된 누적 입자수는 도 5를 참조하면 2882372 개이다. 즉, 1.65를 2882372로 나누면 스케일 인자는 5.72×10-7로 구해진다.For example, the surface roughness for 800 W in FIG. 6 is 1.65. In addition, the cumulative particle count calculated in the grayscale range of 0-49 for the same 800W source power is 2882372 with reference to FIG. 5. In other words, dividing 1.65 by 2882372 yields a scale factor of 5.72 × 10 −7 .

이렇게 800W에 대해 구하여진 스케일 인자를 다른 나머지 3개 소스 파워에 대한 누적 입자수 결과에도 각각 적용하면(곱하면), 각 소스 파워별 촬상 영상에서의 표면 거칠기 값을 연산(유추)할 수 있다.If the scale factor obtained for 800W is also applied to the cumulative particle number results for the other three source powers (multiply), the surface roughness value in the captured image for each source power can be calculated (inferred).

본 실시예의 경우, 스케일 인자를 결정하는데 있어서 800W의 누적 입자수를 활용하고 있으나, 다른 소스 파워 (200W, 400W, 또는 600W)를 기준으로 하여 계산된 고유의 스케일 인자 값을 사용할 수도 있다.In the present embodiment, the 800W cumulative particle number is used to determine the scale factor, but a unique scale factor value calculated based on another source power 200W, 400W, or 600W may be used.

이상과 같이 본 발명은 광학 현미경을 이용하여 촬상된 증착 박막의 촬상 영상으로부터 특정 그레이 스케일 값에서의 누적 입자수를 연산하는 것만으로도 증착 박막의 표면 거칠기를 손쉽게 측정할 수 있는 이점이 있다.As described above, the present invention has an advantage that the surface roughness of the deposited thin film can be easily measured only by calculating the cumulative number of particles at a specific gray scale value from the captured image of the deposited thin film photographed using the optical microscope.

앞서의 경우, 픽셀 단위의 입자수를 이용하여 표면 거칠기를 계산한 예이나, 아래와 같이 전자수 단위로 표면 거칠기를 연산살 수도 있다. 그 이유는 하기에 상세히 설명한다.In the above case, the surface roughness is calculated using the number of particles in the pixel unit, but the surface roughness may be calculated in units of electrons as described below. The reason is explained in detail below.

촬영 영상 상에서 검은 입자 부분은 실제로 증착 박막 상에는 전자수가 많은 부분임을 앞서 설명한 바 있다. 따라서, 영상에서 검은 입자수는 전자수 환산에 사용될 수 있다. 상기 누적 입자수의 연산에 사용된 범위인 임의의 그레이 스케일 범위(ex, 0~49)에 포함된 전자수의 연산은 수학식 4를 참조한다.As described above, the black particle portion in the photographed image is actually a portion having a large number of electrons on the deposited thin film. Therefore, the black particle number in the image can be used to convert the electron number. For the calculation of the number of electrons included in any gray scale range (ex, 0 to 49), which is the range used for the calculation of the cumulative particle number, refer to Equation 4.

Figure 112012090608190-pat00009
Figure 112012090608190-pat00009

여기서, Ni는 상기 촬상 영상을 구성하는 픽셀들 중 상기 임의의 그레이 스케일 범위(0~49) 내의 i번째 그레이 스케일 값에 해당되는 픽셀들의 개수, Gi는 상기 i번째 그레이 스케일 값, Gmax는 상기 촬상 영상에서 표현 가능한 최대 그레이 스케일 값, n은 상기 픽셀에 대한 비트열의 LSB당 발생하는 전자수, 상기 LSB(Least significant bit)는 2진수로 표현된 비트열 중에서 최하위의 비트 또는 상기 비트열의 최하위 비트를 의미한다. Here, N i is the number of pixels corresponding to the i-th gray scale value within the arbitrary gray scale range (0 to 49) among the pixels constituting the captured image, G i is the i-th gray scale value, G max Is the maximum gray scale value that can be expressed in the captured image, n is the number of electrons generated per LSB of the bit string for the pixel, and the LSB (Least significant bit) is the least significant bit of the bit string expressed in binary or the bit string. It means the least significant bit.

실제 촬영 영상에서 그레이 스케일 값이 작은 부분 즉, 검은 부분은 전자수가 많은 부분이다. 따라서, 실제 촬영 영상에서 발생하는 전자수는 Gi 값이 작을수록 커지므로 (Gmax-Gi) 값에 비례한다. 이러한 수학식 4의 전자수는 촬영 영상 상에서 해당 픽셀들에 대해 발생하는 전자수를 나타낸다.The portion of the gray scale value, that is, the black portion, in the actual photographed image is the portion having many electrons. Therefore, since the number of electrons generated in the actual captured image increases as the value of Gi decreases, the number of electrons is proportional to the value of (Gmax-Gi). The number of electrons of Equation 4 represents the number of electrons generated for the corresponding pixels on the captured image.

이와 달리, 실제 CCD 센서 상에서 발생하는 전자수는

Figure 112012090608190-pat00010
로 정의된다. 이는 촬상 영상에서 그레이 스케일 값이 큰 부분 즉, 밝은 부분은 빛이 많이 통과해서 카메라의 CCD 센서 상에서는 전자를 많이 발생시키는 공간이기 때문이다. 따라서, CCD 센서 상에서 발생하는 전자수는 Gi 값에 비례한다.In contrast, the number of electrons generated on an actual CCD sensor
Figure 112012090608190-pat00010
. This is because a large gray scale value in the captured image, that is, a bright portion, is a space where a lot of light passes and generates a lot of electrons on the CCD sensor of the camera. Therefore, the number of electrons generated on the CCD sensor is proportional to the Gi value.

간단한 예를 들어, 상기 임의의 그레이 스케일 범위는 40-41이고, 그레이 스케일 값 40과 41을 가지는 픽셀 개수는 각각 50과 100으로 가정한다. 이 경우 M=2, G1=40, G2=41, N1=50, N2=100이 된다. 이때, 픽셀수 단위의 입자(전자)수는 40×50 + 41×100 = 6,100개가 된다. n=180을 적용할 때 CCD에서 발생하는 전자수는 6,100×180=1,098,000개로 연산된다. 또한, 촬영 영상에서 발생하는 전자수는 수학식 4에 따라 {50×(255-40)+100×(255-41)}×180=5,787,000개가 된다.As a simple example, assume that the arbitrary gray scale range is 40-41, and the number of pixels having gray scale values 40 and 41 is 50 and 100, respectively. In this case, this is M = 2, G 1 = 40 , G 2 = 41, N 1 = 50, N 2 = 100. At this time, the number of particles (electrons) in units of pixels is 40 × 50 + 41 × 100 = 6,100. When n = 180 is applied, the number of electrons generated in the CCD is calculated to be 6,100 × 180 = 1,098,000. The number of electrons generated in the captured image is {50 × (255-40) + 100 × (255-41)} × 180 = 5,787,000 according to equation (4).

이와 같이, 본 발명은 픽셀 단위의 입자수만으로 표면 거칠기의 유추가 가능한 뿐만 아니라, 전자수를 바탕으로 표면 거칠기를 계산할 수도 있다. 즉, 각 소프파워별 촬영 영상에서 얻어진 0~49범위 내의 전자수를 도 6의 y축에 도시하여 앞서와 같은 방법으로 스케일 인자를 곱하여 표면 거칠기를 유추하는 것도 가능하다.As described above, the present invention can not only induce the surface roughness only by the number of particles per pixel, but also calculate the surface roughness based on the number of electrons. That is, it is also possible to infer the surface roughness by multiplying the scale factor in the same manner as shown in the y-axis of FIG.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 증착 박막의 표면 거칠기 측정장치의 구성도이다. 이러한 제2 실시예는 광학 현미경에 인가되는 소스 파워 별로 획득되는 각각의 촬상 영상을 개별 이용하여 표면 거칠기를 연산하는 방식이다. 7 is a block diagram of an apparatus for measuring surface roughness of a deposited thin film according to a second exemplary embodiment of the present invention. This second embodiment is a method of calculating the surface roughness by using each of the captured images obtained for each source power applied to the optical microscope.

제2 실시예에 따른 장치(200)는 촬상 영상의 가로축(x축) 및 세로축(y축) 방향에 대한 표면 거칠기의 프로파일링(Profiling)을 획득하기 위한 것으로서, 영상 입력부(210) 및 프로파일 획득부(220)를 포함한다.The apparatus 200 according to the second embodiment is for acquiring profiling of surface roughness with respect to the horizontal axis (x-axis) and vertical axis (y-axis) directions of the captured image, and the image input unit 210 and the profile acquisition The unit 220 is included.

영상 입력부(210)는 광학 현미경을 이용하여 촬상된 증착 박막의 표면에 대한 촬상 영상을 입력받는 부분이다. 상기 프로파일 획득부(220)는 상기 촬상 영상을 구성하는 각 픽셀들의 그레이 스케일 값을 이용하여 상기 촬상 영상의 x축 또는 y축 방향에 대한 표면 거칠기의 프로파일을 획득하는 부분이다.The image input unit 210 receives a captured image of the surface of the deposited thin film imaged using an optical microscope. The profile obtaining unit 220 obtains a profile of surface roughness in the x-axis or y-axis direction of the captured image by using gray scale values of the pixels constituting the captured image.

도 8은 도 7을 이용한 측정방법의 흐름도이다. 이하에서는 도 7 및 도 8를 참조로 하여 상기 표면거칠기의 프로파일을 획득하는 방법을 설명한다.8 is a flowchart of a measuring method using FIG. 7. Hereinafter, a method of obtaining the profile of the surface roughness will be described with reference to FIGS. 7 and 8.

먼저, 영상 입력부(210)는 광학 현미경을 이용하여 촬상된 증착 박막의 표면에 대한 촬상 영상을 입력받는다(S910). First, the image input unit 210 receives a captured image of the surface of the deposited thin film imaged using an optical microscope (S910).

도 9는 도 8의 S910 단계에서 획득된 촬상 영상의 예이다. 이러한 도 9는 도 4의 일부 영역을 발췌하여 확대한 영상에 해당된다. 즉, S910 단계는 촬상 영상을 그대로 이용하거나 그 확대된 영상을 이용할 수 있다.FIG. 9 is an example of a captured image acquired at step S910 of FIG. 8. 9 corresponds to an enlarged image by extracting a partial region of FIG. 4. That is, in step S910, the captured image may be used as it is or an enlarged image thereof may be used.

다음, 프로파일 획득부(220)는 상기 촬상 영상을 구성하는 각 픽셀들의 그레이 스케일 값을 이용하여, 상기 촬상 영상의 x축 또는 y축 방향에 대한 표면 거칠기의 프로파일을 획득한다(S920).Next, the profile obtaining unit 220 obtains a profile of surface roughness in the x-axis or y-axis direction of the captured image by using gray scale values of the pixels constituting the captured image (S920).

이러한 S920 단계를 상세히 설명하면 다음과 같다. This step S920 will be described in detail as follows.

도 10은 도 8의 S920 단계를 설명하기 위한 촬상 영상의 구성 예이다. 촬상 영상은 m×n개의 픽셀들로 구성되며, 촬상 영상의 x축 방향으로는 m개의 픽셀층들로 구성되고, y축 방향으로는 n개의 픽셀층들로 구성된다. 도 10의 경우 설명의 편의상 m=9, n=6인 예이다. 10 is a configuration example of a captured image for explaining operation S920 of FIG. 8. The picked-up image is composed of m × n pixels, is composed of m pixel layers in the x-axis direction, and n pixel layers in the y-axis direction. 10 is an example in which m = 9 and n = 6 for convenience of explanation.

이러한 내용을 바탕으로 상기 프로파일 획득부(220)는 상기 표면 거칠기의 프로 파일(Rj)을 아래의 수학식 5를 이용하여 획득한다.Based on this content, the profile acquisition unit 220 obtains the profile R j of the surface roughness using Equation 5 below.

Figure 112012090608190-pat00011
Figure 112012090608190-pat00011

여기서, Rj는 상기 촬상 영상에서 y축 방향으로의 j번째 픽셀층에 대한 표면 거칠기 값,

Figure 112012090608190-pat00012
는 상기 j번째 픽셀층 상에 x축 방향으로 존재하는 m개의 픽셀들 중 i번째 픽셀에 대한 그레이 스케일 값,
Figure 112012090608190-pat00013
Figure 112012090608190-pat00014
의 최대 그레이 스케일 값(255)을 통해 수정된 그레이 스케일 값,
Figure 112012090608190-pat00015
는 상기 j번째 픽셀층 상에 x축 방향으로 존재하는 m개의 픽셀에 대한 그레이 스케일 값의 평균을 의미한다.Here, R j is the surface roughness value for the j-th pixel layer in the y-axis direction in the captured image,
Figure 112012090608190-pat00012
Is a gray scale value for the i th pixel among m pixels present on the j th pixel layer in the x-axis direction,
Figure 112012090608190-pat00013
The
Figure 112012090608190-pat00014
The gray scale value modified by the maximum gray scale value (255) of,
Figure 112012090608190-pat00015
Denotes an average of gray scale values for m pixels existing in the x-axis direction on the j-th pixel layer.

물론, 이러한 수학식 5와 동일한 원리로 x축 방향으로의 i번째 픽셀층에 대한 표면 거칠기 값(Ri)의 프로파일링을 연산할 수 있음은 물론이다. 이는 수학식 5에서 j는 i, i는 j, m은 n으로 변경하여 연산하면 된다.Of course, a similar operation to the profiling of the surface roughness value (R i) for the i-th layer of the pixel in the x-axis direction by the same principle as Equation (5) that as a matter of course. In Equation 5, j is i, i is j, and m is n.

도 11은 본 실시예에서 광학 현미경에 인가된 소스전력에 대해 도 9와 같은 형태의 영상(크기는 50×50 pixels)을 각 소스파워 별로 준비하고, 준비된 촬상 영상에 대해 수학식 5를 적용해서 y 축방향의 첫 픽셀층에서 구한 평균 그레이스케일 값(R1)을 보여주고 있다. 수학식 5를 적용할 경우, 한 영상에서 y축을 구성하는 픽셀층 수 즉, 50개의 R값이 구해지는데 도 11은 이중에서 첫 픽셀층에 대한 평균 그레이스케일 값을 도시한 것이다.FIG. 11 illustrates an image (size 50 × 50 pixels) having the same shape as that of FIG. 9 for each source power applied to the source power applied to the optical microscope in this embodiment, and applies Equation 5 to the prepared captured image. The average grayscale value (R 1 ) obtained from the first pixel layer along the y axis is shown. When Equation 5 is applied, the number of pixel layers constituting the y-axis, that is, 50 R values in one image, is obtained. FIG. 11 illustrates an average grayscale value of the first pixel layer.

도 6과 비교해 보면 그 추이는 매우 유사하며, 이는 수학식 5의 방법이 표면거칠기의 계산에 효과적임을 입증한다. 도 6의 사례와 비교할 때, 가장 큰 장점은 스케일 상수가 없이 표면거칠기 추이를 계산할 수 있다는 점이다.Compared with FIG. 6, the trend is very similar, demonstrating that the method of Equation 5 is effective for calculating the surface roughness. Compared with the case of Figure 6, the biggest advantage is that it can calculate the surface roughness trend without the scale constant.

도 12는 도 9의 촬상 영상에서 j=1번째 픽셀층에서의 그레이 스케일 값의 변화를 예시한 것이다. 도 9의 촬상 영상은 m=50, n=50인 영상으로서 x축 방향에 대해 50개의 픽셀층, y축 방향에 대해 50개의 픽셀층을 가지고 있다. 도 12를 통해 j=1번째 픽셀층에서의 i=1~50번째의 픽셀들에 대한 그레이 스케일 값의 변화를 알 수 있다.FIG. 12 illustrates a change in the gray scale value in the j = 1 th pixel layer in the captured image of FIG. 9. The captured image of FIG. 9 is an image of m = 50 and n = 50 and has 50 pixel layers in the x-axis direction and 50 pixel layers in the y-axis direction. 12, the change in the gray scale value of the pixels i = 1 to 50 in the j = 1 th pixel layer may be known.

도 13은 도 9의 촬상 영상에서 y축 방향에 대한 표면 거칠기의 프로파일링 결과를 나타낸다. 이러한 도 13의 윗 그림은 촬상 영상에서 총 50개의 y축 상의 위치에 따른 표면 거칠기 분포를 그레이스케일로 나타낸 것이다. 도 13의 아랫 그림은 촬상 영상에서 총 50개의 y축 상의 위치에 따른 표면 거칠기 분포를 실제 표면거칠기로 스케일링한 값으로 나타낸 것이다. 스케일링 값은 도 13의 윗 그림에 나타나는 그레이 스케일의 전체 평균값(215)으로 실제 표면거칠기의 평균(0.4 nm)을 나눈 값(0.00186)을 스케일 인자로 이용하였다.FIG. 13 illustrates a result of profiling of surface roughness with respect to the y-axis direction in the captured image of FIG. 9. 13 illustrates the surface roughness distribution in grayscale according to the position on a total of 50 y-axes in the captured image. The lower figure of FIG. 13 shows the surface roughness distribution scaled by the actual surface roughness according to the position on a total of 50 y-axes in the captured image. The scaling value was used as the scale factor (0.00186) obtained by dividing the average of the actual surface roughness (0.4 nm) by the total average value 215 of the gray scale shown in the upper figure of FIG. 13.

이상과 같이 본 실시예에서는 수학식 5를 이용하여 y축에 대한 표면 거칠기의 분포를 확인할 수 있다.As described above, in the present embodiment, the distribution of the surface roughness with respect to the y axis can be confirmed by using Equation 5.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 광학 현미경을 이용하여 촬상된 증착 박막의 촬상 영상으로부터 임의의 그레이 스케일 범위에 포함된 입자수 특성을 이용하여 표면 거칠기 특성을 손쉽게 측정할 수 있는 이점이 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 상기 증착 박막의 촬상 영상을 구성하는 각 픽셀들의 그레이 스케일 값을 이용하여 촬상 영상의 x축 또는 y축 방향에 대한 표면 거칠기의 분포를 획득할 수 있는 이점이 있다.According to the present invention as described above, there is an advantage that the surface roughness characteristics can be easily measured by using the particle number characteristics included in any gray scale range from the captured image of the deposited thin film imaged using the optical microscope. Further, according to the present invention, there is an advantage in that the distribution of surface roughness in the x-axis or y-axis direction of the captured image is obtained by using gray scale values of the pixels constituting the captured image of the deposited thin film.

또한, 본 발명은 기존이 AFM 방식과 같은 탐침이 전혀 필요하지 않으며 단순히 촬상 영상의 입자수 분석만을 이용하여 증착 박막의 표면 거칠기 및 그 프로파일을 획득할 수 있어, 증착 박막의 표면 거칠기의 측정에 필요한 시간과 비용을 절감할 수 있다.In addition, the present invention does not require any probe like the conventional AFM method, it is possible to obtain the surface roughness and the profile of the deposited thin film by using only the particle number analysis of the captured image, which is necessary for measuring the surface roughness of the deposited thin film. Save time and money.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100,200: 증착 박막의 표면 거칠기 측정장치
110,210: 영상 입력부 120: 입자수분포 획득부
130: 스케일값 선택부 140: 표면거칠기 연산부
220: 프로파일 획득부
100,200: device for measuring the surface roughness of the deposited thin film
110,210: Image input unit 120: Particle number distribution acquisition unit
130: scale value selection unit 140: surface roughness calculator
220: profile acquisition unit

Claims (12)

광학 현미경을 이용하여 촬상된 증착 박막의 표면에 대한 촬상 영상을 입력받되, 상기 광학 현미경에 인가되는 복수의 소스 파워 별로 상기 촬상 영상을 각각 입력받는 단계;
상기 촬상 영상에서 각각의 그레이 스케일 값에 해당하는 픽셀들의 개수를 이용하여, 각 그레이 스케일 값에서의 누적 입자수를 나타내는 누적 입자수 분포를 획득하는 단계;
상기 촬상 영상별로 획득된 누적 입자수 분포들 중에서, 적어도 두 개의 분포도에서 누적 입자수의 겹침이 최초로 발생하는 그레이 스케일 값의 바로 이전에 해당하는 그레이 스케일 값을 탐색하는 단계; 및
상기 탐색된 그레이 스케일 값에서의 누적 입자수를 상기 촬상 영상별로 획득하여 상기 증착 박막의 표면 거칠기를 상기 촬상 영상별로 연산하는 단계를 포함하는 증착 박막의 표면 거칠기 측정방법.
Receiving an image of an image of the surface of the deposited thin film photographed using an optical microscope, and receiving the image of each of the plurality of source powers applied to the optical microscope;
Acquiring a cumulative particle number distribution indicating a cumulative particle number at each gray scale value by using the number of pixels corresponding to each gray scale value in the captured image;
Searching for a gray scale value immediately before the gray scale value at which overlapping of the cumulative particle number occurs first on at least two distribution charts among the cumulative particle number distributions acquired for each captured image; And
And calculating the surface roughness of the deposited thin film for each of the captured images by acquiring the cumulative number of particles in the searched gray scale value for each of the captured images.
청구항 1에 있어서,
상기 누적 입자수는,
상기 촬상 영상에서 최소 그레이 스케일 값인 0 부터 상기 각 그레이 스케일 값까지 누적된 입자수인 증착 박막의 표면 거칠기 측정방법.
The method according to claim 1,
The cumulative particle number,
The method of measuring the surface roughness of the deposited thin film is the number of particles accumulated from the minimum gray scale value 0 to each gray scale value in the captured image.
청구항 1에 있어서,
상기 증착 박막의 표면 거칠기를 연산하는 단계는,
상기 누적 입자수에 스케일 인자를 곱하여 상기 증착 박막의 표면 거칠기를 연산하는 증착 박막의 표면 거칠기 측정방법.
The method according to claim 1,
Computing the surface roughness of the deposited thin film,
And calculating a surface roughness of the deposited thin film by multiplying the cumulative particle number by a scale factor.
청구항 1에 있어서,
상기 광학 현미경은 레퍼런스 빔과 오브젝트 빔 중 오브젝트 빔만을 이용하여 상기 촬상 영상을 획득하는 증착 박막의 표면 거칠기 측정방법.
The method according to claim 1,
The optical microscope is a surface roughness measuring method of the deposited thin film to obtain the captured image using only the object beam of the reference beam and the object beam.
광학 현미경을 이용하여 촬상된 증착 박막의 표면에 대한 촬상 영상을 입력받는 단계; 및
상기 촬상 영상을 구성하는 각 픽셀들의 그레이 스케일 값을 이용하여 상기 촬상 영상의 x축 또는 y축 방향에 대한 표면 거칠기의 프로파일을 획득하는 단계를 포함하며,
상기 표면 거칠기의 프로파일을 획득하는 단계는,
아래의 수학식을 이용하여 획득하는 증착 박막의 표면 거칠기 측정방법:
Figure 112013087863516-pat00016

여기서, Rj는 상기 촬상 영상에서 y축 방향으로의 j번째 픽셀층에 대한 표면 거칠기 값,
Figure 112013087863516-pat00017
는 상기 j번째 픽셀층 상에 x축 방향으로 존재하는 m개의 픽셀들 중 i번째 픽셀에 대한 그레이 스케일 값,
Figure 112013087863516-pat00018
Figure 112013087863516-pat00019
의 최대 그레이 스케일 값(255)을 통해 수정된 그레이 스케일 값,
Figure 112013087863516-pat00020
는 상기 j번째 픽셀층 상에 x축 방향으로 존재하는 m개의 픽셀에 대한 그레이 스케일 값의 평균을 의미한다.
Receiving a captured image of the surface of the deposited thin film photographed using an optical microscope; And
Obtaining a profile of surface roughness with respect to an x-axis or y-axis direction of the captured image by using gray scale values of the pixels constituting the captured image,
Acquiring the profile of the surface roughness,
Method of measuring the surface roughness of the deposited thin film obtained by using the following equation:
Figure 112013087863516-pat00016

Here, R j is the surface roughness value for the j-th pixel layer in the y-axis direction in the captured image,
Figure 112013087863516-pat00017
Is a gray scale value for the i th pixel among m pixels present on the j th pixel layer in the x-axis direction,
Figure 112013087863516-pat00018
The
Figure 112013087863516-pat00019
The gray scale value modified by the maximum gray scale value (255) of,
Figure 112013087863516-pat00020
Denotes an average of gray scale values for m pixels existing in the x-axis direction on the j-th pixel layer.
삭제delete 광학 현미경을 이용하여 촬상된 증착 박막의 표면에 대한 촬상 영상을 입력받되, 상기 광학 현미경에 인가되는 복수의 소스 파워 별로 상기 촬상 영상을 각각 입력받는 영상 입력부;
상기 촬상 영상에서 각각의 그레이 스케일 값에 해당하는 픽셀들의 개수를 이용하여, 각 그레이 스케일 값에서의 누적 입자수를 나타내는 누적 입자수 분포를 획득하는 입자수분포 획득부;
상기 촬상 영상별로 획득된 누적 입자수 분포들 중에서, 적어도 두 개의 분포도에서 누적 입자수의 겹침이 최초로 발생하는 그레이 스케일 값의 바로 이전에 해당하는 그레이 스케일 값을 탐색하는 스케일값 선택부; 및
상기 탐색된 그레이 스케일 값에서의 누적 입자수를 상기 촬상 영상별로 획득하여 상기 증착 박막의 표면 거칠기를 상기 촬영 영상별로 연산하는 표면거칠기 연산부를 포함하는 증착 박막의 표면 거칠기 측정장치.
An image input unit configured to receive an image captured on the surface of the deposited thin film photographed by using an optical microscope, and to receive the image captured by each source power applied to the optical microscope;
A particle number distribution obtaining unit obtaining a cumulative particle number distribution indicating a cumulative particle number at each gray scale value by using the number of pixels corresponding to each gray scale value in the captured image;
A scale value selection unit searching for a gray scale value immediately before a gray scale value at which overlapping of the cumulative particle numbers first occurs on at least two distribution charts among the cumulative particle number distributions acquired for each of the captured images; And
And a surface roughness calculating unit configured to acquire the cumulative particle counts of the searched gray scale values for each of the captured images, and calculate a surface roughness of the deposited thin films for each of the photographed images.
청구항 7에 있어서,
상기 누적 입자수는,
상기 촬상 영상에서 최소 그레이 스케일 값인 0 부터 상기 각 그레이 스케일 값까지 누적된 입자수인 증착 박막의 표면 거칠기 측정장치.
The method of claim 7,
The cumulative particle number,
The surface roughness measuring apparatus of the deposited thin film which is the number of particles accumulated from the minimum gray scale value 0 to each gray scale value in the captured image.
청구항 7에 있어서,
상기 표면거칠기 연산부는,
상기 누적 입자수에 스케일 인자를 곱하여 상기 증착 박막의 표면 거칠기를 연산하는 증착 박막의 표면 거칠기 측정장치.
The method of claim 7,
The surface roughness calculation unit,
And calculating a surface roughness of the deposited thin film by multiplying the accumulated particle number by a scale factor.
청구항 7에 있어서,
상기 광학 현미경은 레퍼런스 빔과 오브젝트 빔 중 오브젝트 빔만을 이용하여 상기 촬상 영상을 획득하는 증착 박막의 표면 거칠기 측정장치.
The method of claim 7,
The optical microscope is a surface roughness measuring apparatus of the deposited thin film to obtain the captured image using only the object beam of the reference beam and the object beam.
광학 현미경을 이용하여 촬상된 증착 박막의 표면에 대한 촬상 영상을 입력받는 영상 입력부; 및
상기 촬상 영상을 구성하는 각 픽셀들의 그레이 스케일 값을 이용하여 상기 촬상 영상의 x축 또는 y축 방향에 대한 표면 거칠기의 프로파일을 획득하는 프로파일 획득부를 포함하며,
상기 프로파일 획득부는,
아래의 수학식을 이용하여 획득하는 증착 박막의 표면 거칠기 측정장치:
Figure 112013087863516-pat00021

여기서, Rj는 상기 촬상 영상에서 y축 방향으로의 j번째 픽셀층에 대한 표면 거칠기 값,
Figure 112013087863516-pat00022
는 상기 j번째 픽셀층 상에 x축 방향으로 존재하는 m개의 픽셀들 중 i번째 픽셀에 대한 그레이 스케일 값,
Figure 112013087863516-pat00023
Figure 112013087863516-pat00024
의 최대 그레이 스케일 값(255)을 통해 수정된 그레이 스케일 값,
Figure 112013087863516-pat00025
는 상기 j번째 픽셀층 상에 x축 방향으로 존재하는 m개의 픽셀에 대한 그레이 스케일 값의 평균을 의미한다.
An image input unit configured to receive an image captured on the surface of the deposited thin film photographed using an optical microscope; And
And a profile obtaining unit obtaining a profile of surface roughness in the x-axis or y-axis direction of the captured image by using gray scale values of the pixels constituting the captured image.
The profile acquisition unit,
Apparatus for measuring the surface roughness of the deposited thin film obtained by using the following equation:
Figure 112013087863516-pat00021

Here, R j is the surface roughness value for the j-th pixel layer in the y-axis direction in the captured image,
Figure 112013087863516-pat00022
Is a gray scale value for the i th pixel among m pixels present on the j th pixel layer in the x-axis direction,
Figure 112013087863516-pat00023
The
Figure 112013087863516-pat00024
The gray scale value modified by the maximum gray scale value (255) of,
Figure 112013087863516-pat00025
Denotes an average of gray scale values for m pixels existing in the x-axis direction on the j-th pixel layer.
삭제delete
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