KR101473402B1 - Profile Measuring Apparatus and Profile Measuring Method - Google Patents

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KR101473402B1
KR101473402B1 KR1020130062299A KR20130062299A KR101473402B1 KR 101473402 B1 KR101473402 B1 KR 101473402B1 KR 1020130062299 A KR1020130062299 A KR 1020130062299A KR 20130062299 A KR20130062299 A KR 20130062299A KR 101473402 B1 KR101473402 B1 KR 101473402B1
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Abstract

본 발명은 형상 측정 장치 및 방법을 제공한다. 이 형상 측정 장치는 제1 방향과 제2 방향에 의하여 정의되는 제1 평면에서 제1 방향을 따라 연속적으로 배열된 광원, 제1 방향을 따라 연장되고 제2 방향을 중심축으로 하여 회전하여 기울어져 배치되고 광원으로부터 제1 평면에 수직한 제3 방향으로 이격되어 배치된 빔 분할기(beam splitter), 제1 방향으로 연장되어 배치되고 빔 분할기의 하부면에서 반사한 기준 빔과 빔 분할기를 투과하여 샘플에 반사되어 다시 빔 분할기를 투과한 물체 빔 사이의 간섭 신호를 상기 제1 방향을 따라 감지하는 광 센서 어레이, 및 광 센서 어레이의 공간 간섭 신호를 처리하여 빔 분할기의 하부면과 샘플의 상부면 사이의 거리를 제1 방향에 따라 산출하는 처리부를 포함한다.The present invention provides an apparatus and method for measuring a shape. The shape measuring apparatus includes a light source continuously arranged along a first direction in a first plane defined by a first direction and a second direction, a light source extending along the first direction, A beam splitter disposed in the first direction and spaced apart from the light source in a third direction perpendicular to the first plane, a reference beam reflected from the lower surface of the beam splitter and a beam splitter, And an optical sensor array for detecting an interference signal between the object beam reflected by the beam splitter and the object beam transmitted through the beam splitter along the first direction and a spatial interference signal of the optical sensor array to process an interference signal between the lower face of the beam splitter and the upper face of the sample In accordance with the first direction.

Description

형상 측정 장치 및 형상 측정 방법{Profile Measuring Apparatus and Profile Measuring Method}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a profile measuring apparatus and a profile measuring method,

본 발명은 형상 측정 장치에 관한 것으로, 간섭계를 사용하여 고속으로 측정할 수 있는 형상 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a shape measuring apparatus, and more particularly, to a shape measuring apparatus capable of measuring at high speed using an interferometer.

공초점 현미경 또는 백색광원 간섭계는 물체의 표면 형상을 측정할 수 있다. 그러나, 이러한 기술은 진동에 취약하고, 대형 물체의 측정에 많은 측정 시간을 요구한다.A confocal microscope or a white light source interferometer can measure the surface shape of an object. However, such a technique is vulnerable to vibration, and requires a large measurement time for measurement of a large object.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 대면적의 측정 대상의 표면 형상을 고속으로 측정하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an apparatus and a method for measuring a surface shape of a large-area measurement object at a high speed.

본 발명의 일 실시예에 따른 형상 측정 장치는 제1 방향과 제2 방향에 의하여 정의되는 제1 평면에서 상기 제1 방향을 따라 연속적으로 배열된 광원; 상기 제1 방향을 따라 연장되고 상기 제2 방향을 중심축으로 하여 회전하여 기울어져 배치되고 상기 광원으로부터 상기 제1 평면에 수직한 제3 방향으로 이격되어 배치된 빔 분할기(beam splitter); 상기 제1 방향으로 연장되어 배치되고 상기 빔 분할기의 하부면에서 반사한 기준 빔과 상기 빔 분할기를 투과하여 샘플에 반사되어 다시 상기 빔 분할기를 투과한 물체 빔 사이의 간섭 신호를 상기 제1 방향을 따라 감지하는 광 센서 어레이; 및 상기 광 센서 어레이의 공간 간섭 신호를 처리하여 상기 빔 분할기의 하부면과 상기 샘플의 상부면 사이의 거리를 상기 제1 방향에 따라 산출하는 처리부를 포함한다.A shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention includes: a light source continuously arranged along a first direction in a first plane defined by a first direction and a second direction; A beam splitter extending along the first direction and tilted and rotated about the second direction as a central axis, the beam splitter being spaced apart from the light source in a third direction perpendicular to the first plane; A reference beam reflected from a lower surface of the beam splitter and an interference signal between an object beam transmitted through the beam splitter and reflected by the sample and transmitted through the beam splitter, A light sensor array for sensing the light; And a processing unit for processing a spatial interference signal of the optical sensor array to calculate a distance between a lower surface of the beam splitter and a top surface of the sample according to the first direction.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 빔 분할기는 연장되는 방향으로 일정한 두께를 가지고, 상기 연장되는 방향을 가로지르는 방향으로 두께가 선형적으로 증가할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the beam splitter has a constant thickness in the extending direction, and the thickness may linearly increase in the direction transverse to the extending direction.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광원을 바라보는 상기 빔 분할기의 상부면은 무반사(anti-reflection) 코팅되고, 상기 샘플을 바라보는 상기 빔 분할기의 하부면은 반투명(half transparent) 코팅될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the upper surface of the beam splitter facing the light source is anti-reflection coated and the lower surface of the beam splitter facing the sample may be half transparent coated have.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 빔 분할기의 기울어진 각도를 조절하는 각도 조절부를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the angle adjuster may further include an angle adjusting unit that adjusts a tilted angle of the beam splitter.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광원은 상기 제1 방향으로 연장되어 배치되는 광원 어레이를 포함하고, 상기 광원 어레이는 상기 광 센서 어레이와 정렬될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the light source includes a light source array extending in the first direction, and the light source array can be aligned with the optical sensor array.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광원은 파장 가변 레이저를 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the light source may include a tunable laser.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광원은 서로 다른 파장을 가지는 복수의 레이저 다이오드들; 및 상기 레이저 다이오드를 입력 신호로 제공받아 출력하는 다중화기를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the light source includes a plurality of laser diodes having different wavelengths; And a multiplexer for receiving and outputting the laser diode as an input signal.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광원의 출력광을 집속하여 상기 빔 분할기에 제공하고 상기 제1 방향으로 연장되는 원기둥 형상의 렌즈를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the optical system may further include a cylindrical lens that focuses the output light of the light source and provides the beam to the beam splitter and extends in the first direction.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광센서 어레이에 입사하는 광을 집속하여 상기 광센서 어레이에 제공하고 상기 제3 방향으로 연장되는 기둥 형상의 렌즈 어레이를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the optical sensor array may further include a columnar lens array that focuses the light incident on the optical sensor array and provides the optical sensor array with light, and extends in the third direction.

본 발명의 일 실시예에 따른 형상 측정 방법은 광원과 광 센서 어레이 사이에 기울어진 빔 분할기를 배치하고 상기 빔 분할기 하부에 샘플을 배치하는 단계; 상기 광 센서 어레이의 공간 간섭 신호를 동시에 획득하는 단계; 상기 공간 간섭 신호를 푸리어 변환하는 단계; 푸리어 변환된 공간 간섭 신호를 필터링하여 위상 성분이 포함된 고주파 부분을 추출하는 단계; 상기 고주파 부분의 중심 주파수를 이동시키는 단계; 중심 주파수가 이동된 성분을 역푸리어 변환하는 단계; 역푸리어 변환된 신호에 상기 위상 성분을 추출하는 단계; 및 상기 위상 성분으로부터 빔 분할기와 상기 샘플 상부 사이의 형상 정보를 추출하는 단계를 포함한다.A method of measuring a shape according to an embodiment of the present invention includes the steps of disposing a tilted beam splitter between a light source and an optical sensor array and placing a sample below the beam splitter; Simultaneously acquiring a spatial interference signal of the optical sensor array; Fourier transforming the spatial interference signal; Filtering the Fourier transformed spatial interference signal to extract a high frequency part including a phase component; Moving a center frequency of the high frequency portion; Performing inverse Fourier transform on the component having the center frequency shifted; Extracting the phase component from the inverse fast Fourier transformed signal; And extracting shape information between the beam splitter and the sample upper portion from the phase component.

본 발명의 일 실시예에 따른 형상 측정 장치는 진동하면서 이동하는 대면적 측정 대상의 표면 형상을 고속으로 측정할 수 있다.The shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention can measure the surface shape of a large area measurement subject moving at high speed.

도 1a는 본 발명의 일 실시에에 따른 형상 측정 장치를 설명하는 도면이다.
도 1b는 도 1a의 I-I'선을 따라 자른 단면도이다.
도 1c는 도 1a의 II-II'선을 따라 자른 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 측정 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원을 나타내는 도면이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 형상 측정 장치를 설명하는 도면이다.
도 4b는 도 4a의 광원을 설명하는 도면이다.
도 4c는 도 4a의 제1 방향을 따라 자른 단면도이다.
도 4d는 도 4a의 제2 방향을 따라 자른 단면도이다.1A is a view for explaining a shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
1B is a cross-sectional view taken along the line I-I 'in FIG. 1A.
1C is a cross-sectional view taken along line II-II 'in FIG. 1A.
2 is a flowchart illustrating a shape measurement method according to an embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating a light source according to another embodiment of the present invention.
4A is a view for explaining a shape measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.
4B is a view for explaining the light source of FIG. 4A.
4C is a cross-sectional view taken along the first direction of FIG. 4A.
FIG. 4D is a sectional view taken along the second direction of FIG. 4A. FIG.

1m 이상의 폭을 가진 디스플레이용 대형 기판 또는 필름은 컨베이어 벨트 상에서 이동한다. 컨베이어 벨트 상에서 이동 중인 대형 기판의 3차원 형상의 고속 측정이 요구된다. 또한, 컨베이어 벨트 상에서 이동 중인 대형 철판의 3차원 형상의 고속 측정이 요구된다.A large-sized substrate or film for display having a width of 1 m or more moves on the conveyor belt. A high-speed measurement of a three-dimensional shape of a large substrate being moved on a conveyor belt is required. In addition, high-speed measurement of the three-dimensional shape of the large iron plate being moved on the conveyor belt is required.

기존의 3차원 형상 측정 장치는 긴 측정 시간을 요구하며, 진동에 취약하다. 따라서, 대형 물체의 형상 측정에 어려움이 있다.  The conventional three-dimensional shape measuring device requires a long measuring time and is vulnerable to vibration. Therefore, it is difficult to measure the shape of a large object.

본 발명의 일 실시예에 따른 형상 측정 장치는 수십 센티 미터 이상의 1차원 센서 어레이를 사용하여 측정 대상의 이동 중에 빠른 형상 측정을 제공할 수 있다. 이를 위하여, 간섭 신호를 형성하기 위하여, 빔 분할기가 사용된다. 상기 빔 분할기는 샘플과 광원 사이에 배치되어 빔 분할기에서 반사되는 기준 빔과 상기 샘플에서 반사되는 물체 빔을 형성한다. 이에 따라, 상기 기준 빔과 물체 빔은 간섭 신호를 형성할 수 있다. 상기 간섭 신호는 상기 빔 분할기의 위치에 따라 공간 간섭 신호를 제공할 수 있다. 상기 공간 간섭 신호를 신호 처리하여, 상기 빔 분할기와 상기 샘플의 상부면 사이의 거리가 위치에 따라 측정될 수 있다.The shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention can provide a rapid shape measurement during movement of a measurement object using a one-dimensional sensor array of several tens of centimeters or more. To this end, a beam splitter is used to form an interfering signal. The beam splitter is disposed between the sample and the light source to form a reference beam reflected by the beam splitter and an object beam reflected by the sample. Accordingly, the reference beam and the object beam can form an interference signal. The interference signal may provide a spatial interference signal according to the position of the beam splitter. The signal of the spatial interference signal may be processed so that the distance between the beam splitter and the upper surface of the sample can be measured according to position.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are being provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the components have been exaggerated for clarity. Like numbers refer to like elements throughout the specification.

도 1a는 본 발명의 일 실시에에 따른 형상 측정 장치를 설명하는 도면이다.1A is a view for explaining a shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1b는 도 1a의 I-I'선을 따라 자른 단면도이다.1B is a cross-sectional view taken along the line I-I 'in FIG. 1A.

도 1c는 도 1a의 II-II'선을 따라 자른 단면도이다.1C is a cross-sectional view taken along line II-II 'in FIG. 1A.

도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 측정 장치(100)는 제1 방향(x축 방향)과 제2 방향(y축 방향)에 의하여 정의되는 제1 평면(x-y 평면)에서 상기 제1 방향을 따라 연속적으로 배열된 광원(110), 상기 제1 방향(x축 방향)을 따라 연장되고 상기 제2 방향(y축)을 중심축으로 하여 회전하여 기울어져 배치되고 상기 광원(110)으로부터 상기 제1 평면에 수직한 제3 방향(z축 방향)으로 이격되어 배치된 빔 분할기(beam splitter;130), 상기 제1 방향으로 연장되어 배치되고 상기 빔 분할기(130)의 하부면에서 반사한 기준 빔과 상기 빔 분할기(130)를 투과하여 샘플(150)에 반사되어 다시 상기 빔 분할기(130)를 투과한 물체 빔 사이의 간섭 신호를 상기 제1 방향을 따라 감지하는 광 센서 어레이(120), 및 상기 광 센서 어레이(120)의 공간 간섭 신호를 처리하여 상기 빔 분할기(130)의 하부면과 상기 샘플(150)의 상부면 사이의 거리를 상기 제1 방향에 따라 산출하는 처리부(140)를 포함한다.1A to 1C, a shape measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a first plane xy (xy) defined by a first direction (x-axis direction) and a second direction (X-axis direction) and is arranged to be inclined by being rotated about the second direction (y-axis) as a central axis, and a light source 110 which is continuously arranged along the first direction in the first direction A beam splitter 130 spaced from the light source 110 in a third direction (z-axis direction) perpendicular to the first plane, a beam splitter 130 extending in the first direction, And an interference signal between the reference beam reflected from the lower surface of the beam splitter 130 and the object beam transmitted through the beam splitter 130 and reflected by the sample 150 and then transmitted through the beam splitter 130 is detected along the first direction The optical sensor array 120, and the optical sensor array 120, The distance between the top surface of the group beam splitter 130, the bottom surface and the sample 150 of the includes a processing unit 140 for calculating according to the first direction.

상기 광원(110)은 상기 제1 방향(x축 방향)으로 연장되어 배치되는 광원 어레이를 포함하고, 상기 광원 어레이는 상기 광 센서 어레이와 일정한 간격을 가지고 서로 정렬될 수 있다. 상기 광원(110)은 가간섭성을 가지는 레이저 또는 레이저 다이오드일 수 있다. 상기 광원 어레이와 상기 광 센서 어레이(120)는 서로 쌍을 이룰 수 있다. 상기 광원 어레이의 길이는 수 십 센티미터 내지 수 미터일 수 있다. 예를 들어, 상기 광원(110)의 개수는 12,288 개이고, 상기 광원(110)은 제1 방향으로 127 um 간격으로 배치될 수 있다. 상기 제1 방향(x축 방향)과 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향(y축 방향)은 제1 평면(x-y 평면)을 정의할 수 있다. 상기 광원(110)의 파장은 적외선 영역이 바람직할 수 있다. 상기 광원 어레이를 구성하는 소자는 동일한 구조를 가질 수 있다. 따라서, 상기 광원 어레이의 파장은 동일할 수 있다.The light source 110 may include a light source array extending in the first direction (x-axis direction), and the light source array may be aligned with the optical sensor array at regular intervals. The light source 110 may be a coherent laser or a laser diode. The light source array and the optical sensor array 120 may be paired with each other. The length of the light source array may be several tens of centimeters to several meters. For example, the number of the light sources 110 may be 12,288, and the light sources 110 may be disposed at intervals of 127 um in the first direction. The first direction (x-axis direction) and the second direction (y-axis direction) perpendicular to the first direction may define a first plane (x-y plane). The wavelength of the light source 110 may be in the infrared region. The elements constituting the light source array may have the same structure. Therefore, the wavelength of the light source array may be the same.

제1 렌즈(116)는 상기 광원(110)에서 상기 제1 평면에 수직한 제3 방향(z축 방향)으로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제1 렌즈(116)는 상기 광원(110)의 출력광을 집속하여 상기 빔 분할기(130)에 제공할 수 있다. 상기 제1 렌즈(116)와 상기 광원(110)은 서로 쌍을 이룰 수 있다. 이에 따라, 복수 개의 제1 렌즈가 상기 광원 어레이와 정렬되어 배치될 수 있다.The first lens 116 may be spaced apart from the light source 110 in a third direction (z-axis direction) perpendicular to the first plane. The first lens 116 may focus the output light of the light source 110 and provide the focused light to the beam splitter 130. The first lens 116 and the light source 110 may be paired with each other. Accordingly, a plurality of first lenses can be arranged in alignment with the light source array.

상기 빔 분할기(130)는 스트립 라인(strip line) 형태이고, 상기 광원(110)과 상기 샘플(150) 사이에 비스듬하게 배치될 수 있다. 상기 빔 분할기(130)는 상기 제1 평면에서 상기 제1 방향으로 연장되도록 배치된 후, 상기 제2 방향(y축 방향)을 중심축으로 소정의 각도로 회전하여 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 방향에 따른 좌표(x)에 따라, 상기 간섭 신호가 생성될 수 있다. 상기 간섭 신호는 상기 빔 분할기(150)의 하부면에서 반사된 기준 빔(reference beam)과 상기 빔 분할기(150)의 하부에 배치된 상기 샘플(150)의 상부면에서 반사된 물체 빔(object beam)에 의하여 형성될 수 있다. The beam splitter 130 is in the form of a strip line and may be disposed obliquely between the light source 110 and the sample 150. The beam splitter 130 may be arranged to extend in the first direction from the first plane, and then be rotated at a predetermined angle with respect to the second direction (y-axis direction) as a central axis. Accordingly, the interference signal may be generated according to the coordinate (x) in the first direction. The interference signal is transmitted through a reference beam reflected from a lower surface of the beam splitter 150 and an object beam reflected from an upper surface of the sample 150 disposed below the beam splitter 150. [ ).

상기 샘플(150)은 평판 형태이고, 상기 샘플(150)은 상기 광 센서 어레이(120)로부터 제3 방향(z축 방향)으로 이격된 평면에 배치될 수 있다. 상기 빔 분할기(130)는 제1 방향과 일정한 각도를 가지도록 배치될 수 있다. The sample 150 may be in the form of a plate and the sample 150 may be disposed in a plane spaced from the photosensor array 120 in a third direction (z-axis direction). The beam splitter 130 may be disposed at an angle with respect to the first direction.

상기 빔 분할기(130)는 연장되는 방향으로는 일정한 두께를 가질 수 있다. 상기 빔 분할기(130)의 두께는 상기 연장되는 방향에 수직한 제2 방향(y축 방향)으로 선형적으로 증가할 수 있다. 이에 따라, 상기 빔 분할기(130)의 상부면은 상기 제2 방향을 따라 상기 빔 분할기(130)의 하부면에 대하여 일정한 기울기(tan(θ))를 가질 수 있다. 상기 기울기(tan(θ))는 4도 내지 8도일 수 있다. 상기 기울기(tan(θ))는 상기 빔 분할기(130)의 상부면에서 반사된 광이 상기 광 센서 어레이에 제공되는 것을 억제할 수 있다. 상기 빔 분할기(130)는 유리 또는 쿼츠와 같은 투명한 유전체일 수 있다.The beam splitter 130 may have a constant thickness in the extending direction. The thickness of the beam splitter 130 may increase linearly in a second direction (y-axis direction) perpendicular to the extending direction. Accordingly, the upper surface of the beam splitter 130 may have a constant inclination tan (&thetas;) with respect to the lower surface of the beam splitter 130 along the second direction. The inclination tan ([theta]) may be 4 degrees to 8 degrees. The inclination tan (&thetas;) can prevent the light reflected from the upper surface of the beam splitter 130 from being provided to the photosensor array. The beam splitter 130 may be a transparent dielectric such as glass or quartz.

상기 빔 분할기(130)는 제1 방향과 및 제3 방향에 의하여 정해지는 제2 평면(yz 평면)에서 제2 방향에 대하여 일정한 기울기(q=tan(φ))를 가질 수 있다. 상기 빔 분할기(130)의 기울기는 조절될 수 있다. 상기 기울기(q=tan(φ))를 조절하기 위하여, 상기 빔 분할기의 일단은 힌지(162)에 의하여 고정되고, 상기 빔 분할기의 타단은 높이 조절이 가능한 각도 조절부(164)에 연결될 수 있다. 상기 각도 조절부(164)는 높이를 조절하여 상기 기울기(q=tan(φ))를 조절할 수 있다.The beam splitter 130 may have a constant slope (q = tan (?)) With respect to the second direction in a second plane (yz plane) defined by the first direction and the third direction. The slope of the beam splitter 130 may be adjusted. One end of the beam splitter is fixed by a hinge 162 and the other end of the beam splitter is connected to a height adjustable angle adjuster 164 to adjust the slope q = tan (φ) . The angle adjusting unit 164 can adjust the inclination q = tan (φ) by adjusting the height.

상기 빔 분할기(130)의 상부면(131a)은 무반사 코팅되고, 상기 빔 분할기(130)의 하부면(131b)은 반투명 코팅될 수 있다. 상기 빔 분할기(130)에 입사하는 광은 반사없이 상기 빔 분할기(130)의 상부면을 투과할 수 있다. 1.1 m 길이의 상기 빔 분할기(130)의 제곱 평균 제곱근(root mean square) 형상 오차는 69 nm 이내일 수 있다. 상기 빔 분할기(130)의 제2 방향의 폭은 수 센티미터일 수 있다. 상기 빔 분할기의 두께는 수 센티미터일 수 있다. The upper surface 131a of the beam splitter 130 may be anti-reflective coating, and the lower surface 131b of the beam splitter 130 may be semi-transparently coated. The light incident on the beam splitter 130 can pass through the upper surface of the beam splitter 130 without reflection. The square mean square shape error of the beam splitter 130 having a length of 1.1 m may be within 69 nm. The width of the beam splitter 130 in the second direction may be several centimeters. The thickness of the beam splitter may be a few centimeters.

한편, 상기 빔 분할기(130)의 하부면에 도달한 기준 빔은 상기 반투명 코딩에 의하여 반사하여 상기 빔 분할기(130)의 상부면으로 진행할 수 있다. 상기 기준 빔은 상기 빔 분할기(130)의 상부면을 투과하여 상기 광 센서 어레이에 제공될 수 있다.On the other hand, the reference beam reaching the lower surface of the beam splitter 130 may be reflected by the translucent coding and proceed to the upper surface of the beam splitter 130. The reference beam may be transmitted through the upper surface of the beam splitter 130 and provided to the optical sensor array.

또한, 상기 빔 분할기(130)의 하부면을 투과한 물체 빔은 상기 샘플(150)의 상부면에서 반사될 수 있다. 상기 물체 빔은 상기 빔 분할기(130)의 하부면에서 입사하고 상기 빔 분할기(130)를 투과하여 상기 광 센서 어레이(120)에 제공될 수 있다. The object beam transmitted through the lower surface of the beam splitter 130 may be reflected by the upper surface of the sample 150. The object beam may be incident on the lower surface of the beam splitter 130 and may be transmitted to the optical sensor array 120 through the beam splitter 130.

상기 광 센서 어레이(120)는 상기 광원(110)과 이격되어 서로 정렬될 수 있다. 상기 광 센서 어레이(120)는 상기 제1 방향을 따라 배열될 수 있다. 상기 광 센서 어레이의 소자 사이의 간격은 수십 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터일 수 있다. 상기 광 센서 어레이(120)는 포토다이오드, CIS(CMOS image sensor) 센서 또는 CCD(Carge Coupled Device) 이미지 센서일 수 있다. 상기 광 센서 어레이(120)는 상기 제1 방향을 따라 상기 광원(110)과 서로 나란히 배열될 수 있다. 상기 광 센서 어레이(120)는 상기 기준 빔과 상기 물체 빔에 의하여 공간 간섭 신호(I(x))를 획득할 수 있다. 상기 공간 간섭 신호(I(x))는 모든 광 센서 어레이(120)에 대하여 동시에 획득될 수 있다. 상기 광 센서 어레이(120)의 샘플링 주파수는 수십 kHz 내지 수 MHz일 수 있다. The optical sensor array 120 may be spaced apart from the light source 110 and aligned with each other. The optical sensor array 120 may be arranged along the first direction. The spacing between elements of the photosensor array can be from a few tens of micrometers to a few hundreds of micrometers. The optical sensor array 120 may be a photodiode, a CIS (CMOS image sensor) sensor, or a CCD (Carrier Coupled Device) image sensor. The optical sensor array 120 may be aligned with the light sources 110 along the first direction. The optical sensor array 120 may obtain the spatial interference signal I (x) by the reference beam and the object beam. The spatial interference signal I (x) can be obtained for all the photosensor arrays 120 simultaneously. The sampling frequency of the optical sensor array 120 may be several tens of kHz to several MHz.

한 주기의 샘플링 시간 동안, 상기 샘플(150)의 제2 방향으로 이동 거리는 무시할 수 있다. 또한, 상기 광원(110)은 펄스 모드로 동작하고, 상기 광 센서 어레이(120)는 상기 광원(110)과 동기화될 수 있다. 상기 광원이 동작하는 시간에만, 상기 광 센서 어레이(120)는 광 신호를 획득할 수 있다.During the sampling period of one period, the travel distance of the sample 150 in the second direction can be neglected. Also, the light source 110 operates in a pulse mode, and the optical sensor array 120 can be synchronized with the light source 110. Only when the light source is operating, the optical sensor array 120 can acquire an optical signal.

상기 샘플(150)은 상기 제1 평면에서 제3 방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 샘플(150)은 제2 방향을 따라 일정한 속도로 이동할 수 있다. 상기 샘플(150)의 제1 방향의 폭은 상기 광 센서 어레이(120)의 폭과 실질적으로 동일할 수 있다. 상기 샘플(150)은 유리 기판, 플라스틱 기판, 필름, 또는 금속 판재일 수 있다. 상기 샘플(150)은 표면 반사를 수행할 한 다양하게 변형될 수 있다. 상기 샘플은 표면 향상을 포함할 수 있다.The sample 150 may be spaced apart from the first plane in the third direction. The sample 150 may move at a constant speed along the second direction. The width of the sample 150 in the first direction may be substantially the same as the width of the photosensor array 120. The sample 150 may be a glass substrate, a plastic substrate, a film, or a metal plate. The sample 150 can be variously modified to perform surface reflection. The sample may include a surface enhancement.

상기 샘플(150)이 컨베이어 벨트 상에서 이동하면서 진동하는 경우, 상기 샘플(150)은 제3 방향으로 진동할 수 있다. 그러나, 진동 주파수의 주기는 상기 간섭 신호의 샘플링 주기에 비하여 매우 클 수 있다. 따라서, 상기 진동은 상기 공간 간섭 신호(I(x))에 영향을 주지않을 수 있다. 상기 공간 간섭 신호의 획득 시간은 수 마이크로 초 내지 수백 마이크로 초일 수 있다.When the sample 150 vibrates while moving on the conveyor belt, the sample 150 may vibrate in the third direction. However, the period of the oscillation frequency may be much larger than the sampling period of the interference signal. Therefore, the vibration may not affect the spatial interference signal I (x). The acquisition time of the spatial interference signal may be several microseconds to several hundreds of microseconds.

제2 렌즈(126)는 상기 빔 분할기(120)가 제공하는 광을 집속하여 상기 광 센서 어레이(120)에 제공할 수 있다. 상기 제2 렌즈(126)는 복수 개이고, 각 제2 렌즈는 상기 광 센서 어레이(120)의 픽셀과 정렬될 수 있다.The second lens 126 may focus the light provided by the beam splitter 120 and provide it to the optical sensor array 120. A plurality of the second lenses 126 may be arranged, and each second lens may be aligned with the pixels of the photosensor array 120.

상기 샘플(150)의 상부면과 상기 빔 분할기(130)의 하부면 사이의 거리(h(x))는 가간섭성의 범위보다 작을 수 있다. 통상적으로, 상기 샘플의 상부면과 상기 빔 분할기의 하부면 사이의 거리(h(x))는 수 센티미터 내지 수 미터일 수 있다.The distance h (x) between the upper surface of the sample 150 and the lower surface of the beam splitter 130 may be less than the range of coherence. Typically, the distance h (x) between the top surface of the sample and the bottom surface of the beam splitter may be from a few centimeters to a few meters.

상기 샘플(150)이 유리와 같은 투명한 재질인 경우, 상기 빔 분할기(130)의 하부면은 상기 광원으로부터 상기 하부면에 입사하는 광에 대하여 상기 50 퍼센트 정도의 반사율을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 빔 분할기를 투과한 광의 일부는 유리 샘플의 상부면에서 반사하여 상기 빔 분할기를 다시 투과하여 간섭 신호를 제공할 수 있다.When the sample 150 is made of a transparent material such as glass, the lower surface of the beam splitter 130 may have reflectance of about 50 percent with respect to light incident on the lower surface from the light source. Accordingly, a part of the light transmitted through the beam splitter may be reflected by the upper surface of the glass sample, and may transmit the interference signal again through the beam splitter.

한편, 샘플이 철판과 같은 도전성 물질인 경우, 상기 빔 분할기(130)의 하부면의 반사율은 수 퍼센트일 수 있다. 구체적으로, 상기 반사율은 4 내지 10 퍼센트일 수 있다.On the other hand, when the sample is a conductive material such as an iron plate, the reflectance of the lower surface of the beam splitter 130 may be several percent. Specifically, the reflectance may be 4 to 10 percent.

처리부(140)는 상기 광 센서 어레이(120)의 공간 간섭 신호(I(x))를 처리할 수 있다.The processing unit 140 may process the spatial interference signal I (x) of the optical sensor array 120. [

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 측정 방법을 설명하는 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a shape measurement method according to an embodiment of the present invention.

도 1a 내지 도 1c, 및 도 2를 참조하면, 광원과 광 센서 어레이 사이에 기울어진 빔 분할기가 배치되고, 상기 빔 분할기 하부에 샘플이 배치된다(S111). 상기 광 센서 어레이는 공간 간섭 신호를 동시에 획득한다(S116). 이어서, 상기 공간 간섭 신호는 푸리어 변환된다(S116). 푸리어 변환된 공간 간섭 신호를 필터링하여 위상 성분이 포함된 고주파 부분이 추출된다(S120), 이어서, 상기 고주파 부분의 중심 주파수를 이동시킨다(S122). 중심 주파수가 이동된 성분은 역푸리어 변환된다(S124). 역푸리어 변환된 신호에 상기 위상 성분이 추출된다(S126). 그리고, 상기 위상 성분으로부터 빔 분할기와 상기 샘플 상부 사이의 형상 정보가 추출된다(S128). 이어서, 파장을 변경하여 위의 단계를 반복한다(S130,S112). 만약, 파장 스캔이 완료된 경우, 샘플을 이동시킨 후 위의 단계를 반복한다(S114).Referring to FIGS. 1A to 1C and FIG. 2, a tilted beam splitter is disposed between a light source and an optical sensor array, and a sample is disposed under the beam splitter (S111). The optical sensor array simultaneously acquires a spatial interference signal (S116). Then, the spatial interference signal is Fourier transformed (S116). The high frequency part including the phase component is extracted by filtering the Fourier transformed spatial interference signal (S120). Then, the center frequency of the high frequency part is shifted (S122). The component with the center frequency shifted is inversely transformed (S124). The phase component is extracted from the inverse Fourier transformed signal (S126). Then, the shape information between the beam splitter and the sample upper portion is extracted from the phase component (S128). Subsequently, the wavelength is changed and the above steps are repeated (S130, S112). If the wavelength scan is completed, the above steps are repeated after moving the sample (S114).

처리부(140)는 상기 광 센서 어레이(120)의 공간 간섭 신호(I(x))를 처리할 수 있다. 상기 공간 간섭 신호(I(x))는 제1 방향의 좌표(x)에 따라 다음과 같이 표시될 수 있다.The processing unit 140 may process the spatial interference signal I (x) of the optical sensor array 120. [ The spatial interference signal I (x) may be expressed as follows according to the coordinate (x) in the first direction.

Figure 112013048542911-pat00001
Figure 112013048542911-pat00001

여기서, a(x) 및 b(y)는 샘플(150)에 의한 비균일한 광 반사 또는 광 투과에 의한 조도 변화(irradiance variations)를 나타내고, k는 파수(wave-number, k= 2π/λ)이고, λ는 광원의 파장이고, h는 상기 빔 분할기(130)의 하부면과 상기 샘플의 상부면 사이의 거리를 나타낸다. 간섭 신호의 kh(x)는 위상 성분이다. x는 제1 방향의 좌표를 나타낸다. 상기 빔 분할기(130)는 일정한 기울기(q)를 가지고 있으므로, h(x)= qx + h0 + d(x)로 표시될 수 있다. h0는 절편 값을 나타내고, d(x)는 상기 샘플(150)의 기준 평면과 측정 위치(x)에서의 상기 샘플의 상부면 사이의 거리이다. 상기 샘플(150)의 형상은 d(x)로 표시될 수 있다.Where a (x) and b (y) represent irradiance variations due to non-uniform light reflection or light transmission by the sample 150 and k is the wave number, k = 2 & ) Is the wavelength of the light source, and h represents the distance between the lower surface of the beam splitter 130 and the upper surface of the sample. Kh (x) of the interference signal is a phase component. x represents the coordinates in the first direction. Since the beam splitter 130 has a constant gradient (q), may be represented by h (x) = qx + h 0 + d (x). h 0 is the intercept value and d (x) is the distance between the reference plane of the sample 150 and the upper surface of the sample at the measurement position (x). The shape of the sample 150 may be expressed as d (x).

상기 공간 간섭 신호(I(x))는 푸리어 변환되면(S118), 다음과 같이 표시될 수 있다.If the spatial interference signal I (x) is Fourier transformed (S118), it can be expressed as follows.

Figure 112013048542911-pat00002
Figure 112013048542911-pat00002

여기서, FT는 푸리어 변환을 나타내고, f는 공간 주파수(spatial frequency)이고, A(f)는 FT[a(x)]이고, C(f-q/λ)는 FT[c(x)exp[ikqx]]이고, C*(f+q/λ)는 FT[c*(x)exp[-ikqx]]이다. q/λ는 케리어 주파수이다. a(x), b(x), 및 d(x)의 공간 변화(spatial variations)은 케리어 주파수(q/λ)에 비하여 작다. 따라서, 수학식 2의 우변의 각 항은 케리어 주파수(q/λ)에 의하여 서로 분리된다.Where f is the Fourier transform, f is the spatial frequency, A (f) is FT [a (x)] and C (fq / ]] And C * (f + q /?) Is FT [c * (x) exp [-ikqx]]. q / l is the carrier frequency. The spatial variations of a (x), b (x), and d (x) are small compared to the carrier frequency (q / λ). Therefore, the terms on the right side of Equation (2) are separated from each other by the carrier frequency (q / lambda).

필터를 사용하여 수학식 2로부터, C(f-q/λ) 성분은 추출될 수 있다(S120). 또한, 상기 C(f-q/λ) 성분은 케리어 주파수(q/λ) 만큼 원점(origin)을 이동하면, C(f)가 얻어질 수 있다(S124).From the equation (2), the C (f-q /?) Component can be extracted using the filter (S120). Further, when the origin is shifted by the carrier frequency (q /?), The C (f-q /?) Component can be obtained (S124).

C(f)는 역푸리어 변환(inverse-Fourier Transformation)되어, 로그 연산을 수행하면 다음과 같이 주어질 수 있다(S124).C (f) is inverse-Fourier transformed, and a log operation can be performed as follows (S124).

Figure 112013048542911-pat00003
Figure 112013048542911-pat00003

수학식 4에서 하수부인 위상 성분을 취하면, k[d(x)+ h0]가 구해질 수 있다(S126).Taking the sewer denied phase component in equation 4, it may be obtained is k [d + h 0 (x )] (S126).

k는 상기 광원의 파장에 의하여 결정되며, h0는 상수 값이다. 따라서, d(x)가 구해질 수 있다(S130). kd(x)는 2 π 모호성(ambuguity)을 가질 수 있다. 따라서, d(x)의 범위에 따라, 상기 광원의 파장 또는 상기 빔 분할기의 기울기가 변경될 수 있다. 또한, 상기 공간 간섭 신호(I(x))는 전 구간에서 5 개 내지 10 개 정도의 주기적인 패턴을 보이도록, 상기 빔 분할기의 기울기 또는 케리어 주파수가 선택될 수 있다. 파장이 증가할수록, d의 범위는 증가할 수 있다.k is determined by the wavelength of the light source, and h 0 is a constant value. Therefore, d (x) can be obtained (S130). kd (x) can have 2 π ambiguity. Thus, depending on the range of d (x), the wavelength of the light source or the slope of the beam splitter can be varied. Also, the slope or carrier frequency of the beam splitter may be selected such that the spatial interference signal I (x) exhibits a periodic pattern of about 5 to 10 in all intervals. As the wavelength increases, the range of d can increase.

상기 공가 간섭 신호(I(x))의 케리어 주파수(q/λ)는 광원의 파장 및 빔 분할기의 기울기에 의존할 수 있다. 상기 샘플의 표면에 이물질이 배치되어, 상기 공간 간섭 신호가 영향을 받을 수 있다. 따라서, 상기 이물질에 의한 공간 간섭 신호의 영향을 제거하기 위하여 상기 광원의 파장이 변경될 수 있다(S130).The carrier frequency q / lambda of the co-incident interference signal I (x) may depend on the wavelength of the light source and the slope of the beam splitter. Foreign matter may be disposed on the surface of the sample, and the spatial interference signal may be affected. Therefore, the wavelength of the light source may be changed in order to remove the influence of the spatial interference signal due to the foreign substance (S130).

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원을 나타내는 도면이다.3 is a view illustrating a light source according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 광원(210)의 파장을 변경하기 위하여, 상기 광원(210)은 서로 다른 파장을 가지는 복수의 레이저 다이오드들(212a~212c), 및 상기 레이저 다이오드들(212a~212c)의 출력광을 결합하여 출력하는 다중화기(214)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 광원(210)은 제1 파장의 제1 레이저 다이오드(212a), 제2 파장의 제2 레이저 다이오드(212b), 및 제3 파장의 제3 레이저 다이오드(212c)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 레이저 다이오드(212a~212c)의 출력은 정해진 순서에 의하여 순차적으로 상기 다중화기에 제공될 수 있다. 상기 레이저 다이오드들(212a~212c)의 스위칭 주파수는 수 백 kHz 내지 수 MHz일 수 있다. 상기 다중화기(214)는 상기 빔 분할기(130)에 광을 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 광 센서 어레이(120)는 파장 별로 공간 간섭 신호(I(x))를 획득할 수 있다. 서로 다른 파장을 가진 공간 간섭 신호(I(x)는 서로 다른 케리어 주파수를 가질 수 있다.3, in order to change the wavelength of the light source 210, the light source 210 includes a plurality of laser diodes 212a to 212c having different wavelengths, and a plurality of laser diodes 212a to 212c And a multiplexer 214 for combining and outputting the output light. Specifically, the light source 210 may include a first laser diode 212a of a first wavelength, a second laser diode 212b of a second wavelength, and a third laser diode 212c of a third wavelength . The outputs of the first to third laser diodes 212a to 212c may be sequentially provided to the multiplexer in a predetermined order. The switching frequency of the laser diodes 212a to 212c may be several hundred kHz to several MHz. The multiplexer 214 may provide light to the beam splitter 130. Accordingly, the optical sensor array 120 can acquire the spatial interference signal I (x) for each wavelength. The spatial interference signals I (x) having different wavelengths may have different carrier frequencies.

상기 샘플(150)의 표면에 이물질이 있는 경우, 상기 공간 간섭 신호(I(x))는 동일한 위치에서 상기 이물질에 의한 패턴을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 이물질의 위치가 확인될 수 있다. 또한, 상기 이물질에 의한 효과는 제거될 수 있다.If there is a foreign substance on the surface of the sample 150, the spatial interference signal I (x) may include a pattern of the foreign matter at the same position. Therefore, the position of the foreign matter can be confirmed. Further, the effect of the foreign matter can be eliminated.

도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 형상 측정 장치를 설명하는 도면이다.4A is a view for explaining a shape measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 4b는 도 4a의 광원을 설명하는 도면이다.4B is a view for explaining the light source of FIG. 4A.

도 4c는 도 4a의 제1 방향을 따라 자른 단면도이다.4C is a cross-sectional view taken along the first direction of FIG. 4A.

도 4d는 도 4a의 제2 방향을 따라 자른 단면도이다.FIG. 4D is a sectional view taken along the second direction of FIG. 4A. FIG.

도 4a 내지 도 4d를 참조하면, 형상 측정 장치(300)는 제1 방향과 제2 방향에 의하여 정의되는 제1 평면에서 상기 제1 방향을 따라 연속적으로 배열된 광원(310), 상기 제1 방향을 따라 연장되고 상기 제2 방향을 중심축으로 하여 회전하여 기울어져 배치되고 상기 광원(310)으로부터 상기 제1 평면에 수직한 제3 방향으로 이격되어 배치된 빔 분할기(beam splitter;130), 상기 제1 방향으로 연장되어 배치되고 상기 빔 분할기(130)의 하부면에서 반사한 기준 빔과 상기 빔 분할기(130)를 투과하여 샘플에 반사되어 다시 상기 빔 분할기를 투과한 물체 빔 사이의 간섭 신호를 상기 제1 방향을 따라 감지하는 광 센서 어레이(320), 및 상기 광 센서 어레이(320)의 공간 간섭 신호를 처리하여 상기 빔 분할기(130)의 하부면과 상기 샘플(150)의 상부면 사이의 거리를 상기 제1 방향에 따라 산출하는 처리부(140)를 포함한다.4A to 4D, the shape measuring apparatus 300 includes a light source 310 continuously arranged along the first direction in a first plane defined by a first direction and a second direction, A beam splitter 130 extending from the light source 310 in a third direction perpendicular to the first plane, the beam splitter 130 being disposed to be inclined with respect to the second direction, A reference beam reflected from a lower surface of the beam splitter 130 and a reference beam reflected from the sample through the beam splitter 130 and then transmitted through the beam splitter, The optical sensor array 320 processes the spatial interference signals of the optical sensor array 320 to detect the position of the sample 150 between the lower surface of the beam splitter 130 and the upper surface of the sample 150. [ The distance is measured in the first direction And a processing unit (140) for calculating the difference value.

광원(310)은 제1 내지 제3 레이저 다이오드들(312a~312c)을 포함할 수 있다. 상기 레이저 다이오드들(312a~312c)의 출력은 다중화기(314)에 제공되고, 상기 다중화기(314)의 출력은 백라이트 모듈 (back-light module;315)에 제공될 수 있다. 상기 백라이트 모듈(315)은 그 내부에 산란부를 가지고 공간적으로 균일한 광원을 제공할 수 있다. 상기 백라이트 모듈(315)은 1차원 광원을 제공할 수 있다. 상기 백라이트 모듈(315)의 광 추출면에는 일정한 간격으로 빔을 추출하는 광 추출 패턴(315a)이 형성될 수 있다. 상기 광 추출 패턴(315a)은 상기 광 센서 에레이(320)와 정렬될 수 있다. 이에 따라, 하나의 광 추출 패턴은 하나의 광 센서 픽셀과 정렬될 수 있다. 상기 광 추출 패턴을 통과한 광은 직진성을 가질 수 있다.The light source 310 may include first to third laser diodes 312a to 312c. The output of the laser diodes 312a to 312c may be provided to a multiplexer 314 and the output of the multiplexer 314 may be provided to a back-light module 315. The backlight module 315 may provide a spatially uniform light source with a scattering portion therein. The backlight module 315 may provide a one-dimensional light source. A light extraction pattern 315a may be formed on the light extraction surface of the backlight module 315 to extract beams at regular intervals. The light extraction pattern 315a may be aligned with the optical sensor array 320. [ Thus, one light extraction pattern can be aligned with one light sensor pixel. The light having passed through the light extracting pattern may have linearity.

제1 렌즈(316)는 상기 광원(310)의 출력광을 집속하여 상기 빔 분할기(130)에 제공할 수 있다. 상기 제1 렌즈(316)는 제1 방향(x축 방향)으로 연장되는 실린더 형태의 봉 렌즈일 수 있다.The first lens 316 may focus the output light of the light source 310 and provide it to the beam splitter 130. The first lens 316 may be a cylindrical rod lens extending in a first direction (x-axis direction).

제2 렌즈(326)는 상기 광 센서 어레이(320)와 상기 빔 분할기(130) 사이에는 배치될 수 있다. 상기 제2 렌즈(326)는 상기 빔 분할기(130)가 제공하는 기준 빔과 물체 빔을 집속하여 상기 광 센서 어레이(320)에 제공할 수 있다. 상기 제2 렌즈(326)의 개수는 상기 광 센서 어레이(320)의 소자 개수와 동일 할 수 있다. 상기 제2 렌즈(326)는 제3 방향으로 연장되는 봉 렌즈일 수 있다. 상기 봉 렌즈의 굴절률은 반경에 따라 변화할 수 있다. 상기 제2 렌즈는 제1 방향으로 배열될 수 있다. A second lens 326 may be disposed between the photosensor array 320 and the beam splitter 130. The second lens 326 may focus the reference beam and the object beam provided by the beam splitter 130 and provide the focused beam and the object beam to the optical sensor array 320. The number of the second lenses 326 may be equal to the number of elements of the optical sensor array 320. The second lens 326 may be a rod lens extending in the third direction. The refractive index of the rod lens may vary according to the radius. The second lens may be arranged in a first direction.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, And all of the various forms of embodiments that can be practiced without departing from the technical spirit.

110: 광원
120: 광 센서 어레이
130: 빔 분할기
140: 처리부
150: 샘플110: Light source
120: optical sensor array
130: beam splitter
140:
150: Sample

Claims (10)

제1 방향과 제2 방향에 의하여 정의되는 제1 평면에서 상기 제1 방향을 따라 연속적으로 배열된 광원;
상기 제1 방향을 따라 연장되고 상기 제2 방향을 중심축으로 하여 회전하여 기울어져 배치되고 상기 광원으로부터 상기 제1 평면에 수직한 제3 방향으로 이격되어 배치된 빔 분할기(beam splitter);
상기 제1 방향으로 연장되어 배치되고 상기 빔 분할기의 하부면에서 반사한 기준 빔과 상기 빔 분할기를 투과하여 샘플에 반사되어 다시 상기 빔 분할기를 투과한 물체 빔 사이의 간섭 신호를 상기 제1 방향을 따라 감지하는 광 센서 어레이; 및
상기 광 센서 어레이의 공간 간섭 신호를 처리하여 상기 빔 분할기의 하부면과 상기 샘플의 상부면 사이의 거리를 상기 제1 방향에 따라 산출하는 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상 측정 장치.A light source continuously arranged along the first direction in a first plane defined by a first direction and a second direction;
A beam splitter extending along the first direction and tilted and rotated about the second direction as a central axis, the beam splitter being spaced apart from the light source in a third direction perpendicular to the first plane;
A reference beam reflected from a lower surface of the beam splitter and an interference signal between an object beam transmitted through the beam splitter and reflected by the sample and transmitted through the beam splitter, A light sensor array for sensing the light; And
And a processing unit for processing a spatial interference signal of the optical sensor array to calculate a distance between a lower surface of the beam splitter and an upper surface of the sample according to the first direction. 제1 항에 있어서,
상기 빔 분할기는 연장되는 방향으로 일정한 두께를 가지고, 상기 연장되는 방향을 가로지르는 방향으로 두께가 선형적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 형상 측정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the beam splitter has a constant thickness in the extending direction, and the thickness linearly increases in a direction transverse to the extending direction. 제1 항에 있어서,
상기 광원을 바라보는 상기 빔 분할기의 상부면은 무반사(anti-reflection) 코팅되고,
상기 샘플을 바라보는 상기 빔 분할기의 하부면은 반투명(half transparent) 코팅되는 것을 특징으로 하는 형상 측정 장치.The method according to claim 1,
An upper surface of the beam splitter facing the light source is anti-reflection coated,
Wherein the lower surface of the beam splitter facing the sample is half transparent coated. 제1 항에 있어서,
상기 광원 및 상기 광 센서 어레이의 하부에 배치되고, 상기 빔 분할기의 기울어진 각도를 조절하는 각도 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형상 측정 장치.The method according to claim 1,
Further comprising an angle adjuster disposed below the light source and the optical sensor array for adjusting the tilted angle of the beam splitter. 제1 항에 있어서,
상기 광원은 상기 제1 방향으로 연장되어 배치되는 광원 어레이를 포함하고, 상기 광원 어레이는 상기 광 센서 어레이와 정렬되는 것을 특징으로 하는 형상 측정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the light source includes a light source array extending in the first direction, and the light source array is aligned with the optical sensor array. 제1 항에 있어서,
상기 광원은 파장 가변 레이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상 측정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the light source comprises a tunable laser. 제1 항에 있어서,
상기 광원은:
서로 다른 파장을 가지는 복수의 레이저 다이오드들; 및
상기 레이저 다이오드를 입력 신호로 제공받아 출력하는 다중화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상 측정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the light source comprises:
A plurality of laser diodes having different wavelengths; And
And a multiplexer for receiving and outputting the laser diode as an input signal. 제1 항에 있어서,
상기 광원의 하부에 배치되고, 상기 광센서 어레이와 이격되어 나란히 연장되고, 상기 광원의 출력광을 집속하여 상기 빔 분할기에 제공하고, 상기 제1 방향으로 연장되는 원기둥 형상의 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형상 측정 장치.The method according to claim 1,
And a cylindrical lens disposed at a lower portion of the light source and extending in parallel to the optical sensor array so as to be spaced apart from the optical sensor array and focusing the output light of the light source to the beam splitter and extending in the first direction Wherein the shape measuring device is characterized by: 제1 항에 있어서,
상기 빔 분할기와 상기 광센서 어레이 사이에 배치되고, 상기 광원과 이격되어 나란히 배열되고, 상기 광센서 어레이에 입사하는 광을 집속하여 상기 광센서 어레이에 제공하고, 상기 제3 방향으로 연장되는 기둥 형상의 렌즈 어레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형상 측정 장치.The method according to claim 1,
A light source array disposed between the beam splitter and the photosensor array and arranged to be spaced apart from the light source and focusing light incident on the photosensor array and providing the light to the photosensor array, And a lens array of the first lens group. 광원과 광 센서 어레이 사이에 기울어진 빔 분할기를 배치하고 상기 빔 분할기 하부에 샘플을 배치하는 단계;
상기 광 센서 어레이의 공간 간섭 신호를 동시에 획득하는 단계;
상기 공간 간섭 신호를 푸리어 변환하는 단계;
푸리어 변환된 공간 간섭 신호를 필터링하여 위상 성분이 포함된 고주파 부분을 추출하는 단계;
상기 고주파 부분의 중심 주파수를 이동시키는 단계;
중심 주파수가 이동된 성분을 역푸리어 변환하는 단계;
역푸리어 변환된 신호에 상기 위상 성분을 추출하는 단계; 및
상기 위상 성분으로부터 빔 분할기와 상기 샘플 상부 사이의 형상 정보를 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상 측정 방법.Disposing a tilted beam splitter between the light source and the optical sensor array and placing a sample below the beam splitter;
Simultaneously acquiring a spatial interference signal of the optical sensor array;
Fourier transforming the spatial interference signal;
Filtering the Fourier transformed spatial interference signal to extract a high frequency part including a phase component;
Moving a center frequency of the high frequency portion;
Performing inverse Fourier transform on the component having the center frequency shifted;
Extracting the phase component from the inverse fast Fourier transformed signal; And
And extracting shape information between the beam splitter and the sample upper part from the phase component.
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