KR101692869B1 - thermal image microscope based on the optical indicator - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광학 현미경에 관한 것으로, 빛을 원편광시켜 조사 대상에 입사하고, 반사된 빛을 분석하여 열 분포를 영상화하는 현미경부, 및 조사 대상 상부에 위치하고, 열에 의한 열응력이 발생하는 인디케이터를 포함하고, 상기 조사 대상에 입사된 빛은, 상기 조사 대상에서 발생하는 열에 의한 상기 인디케이터의 열응력에 의해 복굴절이 발생하는 것을 특징으로 함으로써, 인디케이터를 이용하여 광학적으로 열의 분포를 영상화할 수 있다.The present invention relates to an optical microscope, and more particularly, to an optical microscope, which comprises a microscope part for circularly polarizing light and incident on an object to be irradiated and for analyzing the reflected light to image the thermal distribution, and an indicator And the light incident on the object to be examined is birefringent due to thermal stress of the indicator caused by heat generated in the object to be irradiated, so that the distribution of heat can be optically imaged using an indicator.
Description
본 발명은 광학 현미경에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 인디케이터를 이용하여 광학적으로 열의 분포를 영상화 하는 광학 현미경에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical microscope, and more particularly, to an optical microscope that images an optical distribution of heat using an indicator.
나노 패터닝 기술의 비약적인 발전으로 수 나노미터의 선폭을 갖는 회로 및 소자가 제작되고 있으나 소자의 동작에 대한 검증 및 조사를 위한 열 영상화 기법은 전무한 실정이다. 알려진 방식으로 방사되는 IR을 통한 IRT 기법은 물질마다 IR 방사율 이 다르기 때문에 정확한 측정이 힘들고, 분해능이 IR파장인 수 마이크로미터로 제한되며, IR 센서 및 광각기기가 고가라는 단점이 있다. 다른 방식으로 scanning probe를 통한 방식이 있으나, 측정 시간이 길고, scanning probe를 제작하기 힘들며, 고가의 scanning stage를 정밀하게 제어해야하는 기술적 어려움이 있다. 광학적 방식으로, 열 반사 변화에 의한 영상화 방식 (thermo-reflectivity microscope) 이 알려져 있으나, 반사율이 높은 시료에 대해서만 측정할 수 있으며 열에의한 반사율의 변화가 매우 작기 때문에 실제 측정에 적용되기 어렵다.The development of nano patterning technology has produced circuits and devices with line widths of several nanometers, but there is no thermal imaging technique for verification and investigation of device operation. Irradiation via IR in a known manner has the disadvantage that accurate measurement is difficult because of the different IR emissivity for each material, resolution is limited to several micrometers, which is the IR wavelength, and IR sensors and wide angle devices are expensive. Another method is through a scanning probe. However, there is a technical difficulty to precisely control an expensive scanning stage because the measuring time is long, the scanning probe is difficult to fabricate, and the like. Although a thermo-reflectivity microscope is known to be optically changed, it can be measured only for samples with high reflectance, and it is difficult to apply it to actual measurement because the change of reflectance by heat is very small.
본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 인디케이터를 이용하여 광학적으로 열의 분포를 영상화하는 광학 현미경을 제공하는 것이다.The first problem to be solved by the present invention is to provide an optical microscope for imaging the distribution of heat optically using an indicator.
본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 인디케이터를 이용하여 광학적으로 열의 분포를 영상화하는 방법을 제공하는 것이다.A second problem to be solved by the present invention is to provide a method of optically imaging the distribution of heat using an indicator.
본 발명은 상기 첫 번째 과제를 해결하기 위하여, 빛을 원편광시켜 인디케이터로 입사하고, 상기 인디케이터를 투과하여 반사된 빛을 분석하여 열 분포를 영상화하는 현미경부; 및 조사 대상 상부에 위치하고, 열에 의한 열응력이 발생하는 인디케이터를 포함하고, 상기 입사된 빛은, 상기 인디케이터를 투과할 때, 상기 조사 대상에서 발생하는 열에 의한 상기 인디케이터의 열응력에 의해 변화되고, 상기 현미경부는 상기 반사된 빛을 상기 인디케이터의 축에 대해 제1 각도 및 제2 각도로 분광하는 분광기 및 상기 제1 각도에서 측정된 밝기변화와 상기 제2 각도에서 측정된 밝기변화로부터 2차원 응력 분석을 통해 상기 조사대상의 열분포를 영상화하는 CCD를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 현미경을 제공한다.In order to solve the first problem, the present invention provides a microscope comprising a circular polarizer for circularly polarizing light and incident on an indicator, analyzing the reflected light through the indicator, and imaging the thermal distribution; And an indicator positioned at an upper portion of the object to be irradiated and generating thermal stress due to heat, wherein the incident light is changed by thermal stress of the indicator due to heat generated at the object to be irradiated when the light passes through the indicator, Wherein the microscope comprises a spectroscope for spectroscopically analyzing the reflected light at a first angle and a second angle with respect to the axis of the indicator, and a spectroscope for analyzing the brightness change measured at the first angle and the brightness variation measured at the second angle, And a CCD for imaging the thermal distribution of the object to be irradiated through the CCD.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 입사된 빛은, 상기 인디케이터의 열응력에 따른 광탄성 효과에 의해 복굴절이 발생하는 것을 특징으로 하는 광학 현미경일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the incident light may be an optical microscope characterized in that birefringence occurs due to the photoelastic effect depending on the thermal stress of the indicator.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 인디케이터는, 상기 조사 대상과 접촉 또는 비접촉하는 것을 특징으로 하는 광학 현미경일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the indicator may be an optical microscope characterized by being in contact with or non-contact with the object to be irradiated.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 인디케이터 하부에 빛을 반사하는 반사층을 더 포함하고, 상기 반사층은 금속 박막 또는 유전 거울인 것을 특징으로 하는 광학 현미경일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the optical microscope further includes a reflection layer for reflecting light at a lower portion of the indicator, and the reflection layer is a metal thin film or a dielectric mirror.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 현미경부는, 빛을 방출하는 광원; 및 상기 광원에서 방출된 빛을 선편광시키는 선편광부;를 포함하는 광학 현미경일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the microscope part includes: a light source that emits light; And a linearly polarized light portion for linearly polarizing the light emitted from the light source.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 분광기는, 상기 인디케이터의 축에 대해 45도와 90도 분광하고, 상기 CCD는, 상기 45도에서 측정된 밝기변화와 상기 90도에서 측정된 밝기변화로부터 2차원 응력 분석을 통해 상기 조사 대상의 열 분포를 영상화하는 것을 특징으로 하는 광학 현미경일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the spectroscope measures 45 degrees and 90 degrees with respect to the axis of the indicator, and the CCD measures the brightness of the indicator from 45 degrees and the brightness change measured at 90 degrees, And the thermal distribution of the object to be irradiated is imaged through stress analysis.
본 발명은 상기 두 번째 과제를 해결하기 위하여, 빛을 원편광시켜 인디케이터로 입사하는 단계; 및 상기 인디케이터를 투과하여 반사된 빛을 분석하여 열 분포를 영상화하는 단계를 포함하고, 상기 입사된 빛은, 상기 조사 대상 상부에 위치하고, 열에 의한 열응력이 발생하는 상기 인디케이터를 투과할 때, 상기 조사 대상에서 발생하는 열에 의한 상기 인디케이터의 열응력에 의해 변화되며, 상기 반사된 빛을 상기 인디케이터의 축에 대해 제1 각도 및 제2 각도로 분광하는 단계; 및 상기 제1 각도에서 측정된 밝기변화와 상기 제2 각도에서 측정된 밝기변화로부터 2차원 응력 분석을 통해 상기 조사대상의 열 분포를 영상화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 분포 영상화 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a polarized light separating apparatus, comprising: circularly polarizing light and entering an indicator; And irradiating the indicator to analyze the reflected light to image the heat distribution. The incident light is positioned on the object to be irradiated, and when the indicator transmits the thermal stress due to heat, Varying by the thermal stress of the indicator due to heat generated in the object to be irradiated, and splitting the reflected light at a first angle and a second angle with respect to the axis of the indicator; And imaging the thermal distribution of the object to be irradiated through a two-dimensional stress analysis from the brightness change measured at the first angle and the brightness change measured at the second angle. to provide.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 빛을 원편광시켜 인디케이터로 입사하는 단계는, 광원에서 방출된 빛을 선편광시키는 단계; 및 상기 선편광된 빛을 원편광시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 분포 영상화 방법일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the step of circularly polarizing the light and entering the indicator comprises: linearly polarizing the light emitted from the light source; And a step of circularly polarizing the linearly polarized light.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 반사된 빛을 분석하여 열 분포를 영상화하는 단계는, 반사된 빛을 상기 인디케이터의 축에 대해 45도와 90도 분광하는 단계; 및 상기 45도에서 측정된 밝기변화와 상기 90도에서 측정된 밝기변화로부터 2차원 응력 분석을 통해 상기 조사 대상의 열 분포를 영상화하는 단계를 포함하는 열 분포 영상화 방법일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the step of analyzing the reflected light to image the thermal distribution includes the steps of: splitting the reflected light at 45 degrees and 90 degrees with respect to the axis of the indicator; And imaging the thermal distribution of the object to be examined through two-dimensional stress analysis from the brightness change measured at 45 degrees and the brightness change measured at 90 degrees.
본 발명에 따르면, 미시적인 소자의 동작 및 온도 변화를 영상화하여 소자의 구동 방식을 조사하고, 소자의 신뢰성을 검증할 수 있다.According to the present invention, it is possible to verify the reliability of a device by imaging the operation and temperature change of a microscopic device to investigate a driving method of the device.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 현미경의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광학 현미경이다.
도 3 내지 4는 편광을 나타낸 것이다.
도 5 내지 6은 본 발명의 실시예에 따른 열 분포 영상 결과를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열 분포 영상화 방법의 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 열 분포 영상화 방법의 흐름도이다.1 is a block diagram of an optical microscope according to an embodiment of the present invention.
2 is an optical microscope according to an embodiment of the present invention.
Figs. 3 to 4 show polarized light.
5 to 6 show results of thermal distribution imaging according to an embodiment of the present invention.
7 is a flow chart of a thermal distribution imaging method in accordance with an embodiment of the present invention.
8 is a flow chart of a thermal distribution imaging method in accordance with an embodiment of the present invention.
본 발명에 관한 구체적인 내용의 설명에 앞서 이해의 편의를 위해 본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안의 개요 혹은 기술적 사상의 핵심을 우선 제시한다.Prior to the description of the concrete contents of the present invention, for the sake of understanding, the outline of the solution of the problem to be solved by the present invention or the core of the technical idea is first given.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학 현미경은, 빛을 원편광시켜 인디케이터로 입사하고, 상기 인디케이터를 투과하여 반사된 빛을 분석하여 열 분포를 영상화하는 현미경부, 및 조사 대상 상부에 위치하고, 열에 의한 열응력이 발생하는 인디케이터를 포함하고, 상기 반사된 빛은, 상기 조사 대상에서 발생하는 열에 의한 상기 인디케이터의 열응력에 의해 변화되는 것을 특징으로 한다.An optical microscope according to an embodiment of the present invention includes a microscope part for circularly polarizing light and incident on an indicator and for analyzing the reflected light through the indicator to image the thermal distribution, And an indicator for generating thermal stress, wherein the reflected light is changed by thermal stress of the indicator due to heat generated in the object to be irradiated.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art, however, that these examples are provided to further illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 당해 도면에 대한 설명시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다. 아울러 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명 그리고 그 이외의 제반 사항이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail preferred embodiments thereof with reference to the attached drawings in which: It is possible to quote the above. In the following detailed description of the principles of operation of the preferred embodiments of the present invention, it is to be understood that the present invention is not limited to the details of the known functions and configurations, and other matters may be unnecessarily obscured, A detailed description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 현미경의 블록도이다.1 is a block diagram of an optical microscope according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학 현미경(100)은 인디케이터를 이용해 광학적으로 열의 분포를 영상화하는 광학 현미경이다. 일반 glass 물질 등을 인디케이터로 이용하여 인디케이터의 열응력을 광학적으로 측정한 후 이를 2차원 응력 분석을 통하여 조사하고자 하는 대상의 열 분포를 영상화한다. 일반 glass 물질 등을 열에 대한 인디케이터로서 사용하며, 인디케이터를 조사하고자 하는 대상위에 위치시킨후 조사 대상에서 전달된 열에 의해 형성된 인디테이터의 열 응력을 편광 현미경을 통하여 측정한 후, 이 측정결과를 2차원 평면 응력 분석을 통하여 열 영상을 추출하는 것에 있다. 열 영상화가 광학 현미경을 통해 이루어지기 때문에 수 마이크로미터 크기의 작은 대상의 열 영상을 실시간으로 측정할 수 있으며, 인디케이터 물질로 일반적인 glass를 이용할 수 있기 때문에 경제적이며, 온도 변화에 따른 열응력의 변화가 크기 때문에 수 밀리 켈빈에 이르는 높은 감도를 갖는다. The
본 발명의 일 실시예에 따른 광학 현미경(100)은 현미경부(110) 및 인디케이터(120)로 구성된다.The
인디케이터(120)는 조사 대상(130) 상부에 위치하고, 열에 의한 열응력이 발생한다.The
보다 구체적으로, 열 분포 영상을 이용하여 조사 대상(130)을 분석하기 위하여, 인디케이터(120)를 이용한다. 인디케이터(120)는 조사 대상의 변화를 관측하기 위해 사용되는 것으로, 일반 유리(glass) 또는 붕규산 유리(borosilicate glass)와 같은 큰 열탄성 효과와 광탄성 효과를 지니는 물질을 이용될 수 있다. 인디케이터(120)는 열이 전달되면 인디케이터 내부에 열응력이 형성되며, 이 열응력에 의해 편광에 따른 광탄성 효과가 나타난다. 광탄성 효과는 유리나 플라스틱 등 투명한 탄성체에 힘이 가해졌을 때 일시적으로 광학적으로 비등방체로 되어 복굴절을 일으키는 효과이다. 조사 대상(130)으로부터 열을 전달받아 형성되는 열응력에 의한 광탄성 효과를 확인하여 조사 대상의 열 분포 영상을 확인하는데 이용한다.More specifically, an
인디케이터(120)는 조사 대상(130)과 접촉 또는 비접촉할 수 있다. 비접촉하더라도, 조사 대상의 열이 인디케이터(120)에 전달될 수 있는 거리 이내로 떨어져 있을 수 있다. 조사 대상(130)으로부터 전달된 열에 의해 인디케이터 내부에 열응력이 형성되며, 이 열 응력에 의해 편광에 따른 광탄성 효과가 나타난다. 이 광탄성 효과는 원형 편광을 통하여 측정할 수 있다. The
인디케이터(120) 하부에 빛을 반사하는 반사층을 더 포함할 수 있다. 상기 반사층은 금속 박막 또는 유전 거울일 수 있다. 인디케이터(120)는 조사 대상(130)과 맞닿은 면에 반사율이 높은 금속 박막 혹은 유전 거울을 형성하여 높은 반사율을 얻을 수 있다. 인디케이터(120)를 투과하여 반사된 빛을 이용하여 인디케이터(120)의 열응력을 확인할 수 있는바, 반사되는 빛의 반사율을 높이기 위하여, 반사층을 이용한다.And may further include a reflective layer for reflecting light under the
현미경부(110)는 빛을 원편광시켜 인디케이터(120)로 입사하고, 인디케이터(120)를 투과하여 반사된 빛을 분석하여 열 분포를 영상화한다.The
보다 구체적으로, 조사 대상(130)의 열에 의한 인디케이터(120)의 열응력을 광학적으로 측정하기 위하여 빛을 원편광시켜 인디케이터(120)로 입사한다. 인디케이터(120)를 투과하여 반사되는 빛을 분석하여 열 분포를 영상화한다.More specifically, in order to optically measure the thermal stress of the
현미경부(110)는 빛을 방출하는 광원, 상기 광원에서 방출된 빛을 선편광시키는 선편광부, 상기 선편광된 빛을 원편광시키는 원편광부, 반사된 빛을 분광하는 분광기, 및 상기 분광된 빛을 영상화하는 CCD(charge coupled device)로 구성될 수 있다. 인디케이터(120)의 열응력에 의해 나타나는 광탄성 효과는 원편광을 통하여 측정할 수 있는바, 광원에서 방출된 빛을 선편광시킨 후, 다시 원편광시켜 인디케이터(120)로 입사한다. 원편광을 이용하여 광탄성 효과를 측정하기 위하여, liquid crystal modulator(LCM)을 이용하여 빛을 원편광시킨다. 원편광된 빛은 대물렌즈(objective lens)를 통해 인디케이터(120)로 입사될 수 있다. 입사된 빛은 인디케이터의 열응력에 따른 광탄성 효과에 의해 변화가 발생한다. 입사된 빛은 상기 광탄성 효과에 의해 복굴절이 발생한다. 인디케이터(120)를 투과하여 반사되는 빛을 분광기로 분광하고, 분광된 빛을 분석하여 영상화한다. 분광기(analyzer)는 인디케이터(120)의 축에 대해 45도와 90도 분광하고, CCD는 상기 45도에서 측정된 밝기변화와 상기 90도에서 측정된 밝기변화로부터 2차원 응력 분석을 통해 상기 조사 대상의 열 분포를 영상화한다. CCD에서 분광된 빛을 분석하여 영상화하는 과정은 다음과 같다.The
분광기는 인디케이터(120)의 x축 또는 y축에 대해 45도와 90도로 분광한 후, CCD로 빛의 밝기변화를 측정한다. 측정된 빛의 밝기는 아래 식과 같이 주어진다.The spectroscope measures 45 and 90 degrees with respect to the x-axis or y-axis of the
여기서, β1은 45도, β2은 90도에서 측정된 밝기변화이다. 여기서, λ는 빛의 파장, S는 stress-optical constant, d는 인디케이터의 두께, σ(x,y,xy)는 열에 의해 여기된 인디케이터의 내부 응력을 나타낸다. 이 측정 결과를 다음의 식으로 산출하여 열의 분포를 영상화할 수 있다.Here, β 1 is a brightness change measured at 45 ° and β 2 is a brightness change measured at 90 °. Where λ is the wavelength of the light, S is the stress-optical constant, d is the thickness of the indicator, and σ (x, y, xy) is the internal stress of the indicator excited by the heat. The measurement result can be calculated by the following equation and the distribution of the heat can be imaged.
여기서 Q는 조사하고자 하는 대상의 heat density이며 C는 인디케이터 물질에 의존하는 상수이다. Where Q is the heat density of the object to be investigated and C is a constant dependent on the indicator material.
상기의 과정을 통해 조사 대상의 열 분포를 영상으로 나타낼 수 있다.Through the above process, the thermal distribution of the object to be investigated can be displayed as an image.
본 발명의 실시예에 따른 광학 현미경은 도 2와 같을 수 있다.The optical microscope according to the embodiment of the present invention may be as shown in Fig.
광원으로 녹색 파장의 LED를 사용할 수 있다. 가시광선 또는 자외선 등 다른 광원을 이용할 수도 있다. polarizer를 통하여 선형으로 편광된 후 광축이 편광자와 45도로 정렬된 LCM을 투과하여 원형으로 편광된다. 이 때 편광 상태는 LCM에 인가된 교류 전압에 의해 조절되며, 각각 left, right circularly ploarized된 빛을 측정에 사용한다. 이 원형 편광된 빛은 인디케이터를 투과/반사 한 후 analyzer로 진행하며, 이때 analyzer를 인디케이터의 x축 (혹은 y축)에 대해 45도와 90도로 조절한후 ccd로 빛의 밝기변화를 측정한다. 입사광(incident light)은 편광기(polarization modulator)를 통해 원편광되어 Beam splitter와 대물렌즈(Objective lens)를 통과하여 인디케이터로 입사된다. 인디케이터는 열원(Heat source)인 조사 대상과 닿는 면에 반사층을 포함할 수 있다. 반사층은 금속 박막 또는 유전 거울 등이 이용될 수 있다. 인디케이터를 투과하여 반사된 빛은 Beam splitter에 의해 분광기(analyzer)로 입사된다. 이때 반사된 빛은 타원편광(elliptically polarized)된 빛이다. 이를 분광기가 분광하고, 상기 수학식 1 및 2의 과정을 통해 열 분포에 대한 영상을 생성한다.The green wavelength LED can be used as the light source. Other light sources such as visible light or ultraviolet light may also be used. polarized through a polarizer and then optically polarized through an LCM aligned at 45 degrees with the polarizer. At this time, the polarization state is controlled by the AC voltage applied to the LCM, and left, right circularly ploarized light is used for the measurement. The circularly polarized light passes through the indicator and then passes to the analyzer. The analyzer is then adjusted to 45 degrees and 90 degrees with respect to the x-axis (or y-axis) of the indicator, and the brightness of the light is measured with ccd. The incident light is circularly polarized through a polarization modulator, passes through a beam splitter and an objective lens, and is incident on an indicator. The indicator may include a reflective layer on a surface that is in contact with the object to be irradiated, which is a heat source. The reflective layer may be a metal thin film or a dielectric mirror. The reflected light passing through the indicator is incident on the analyzer by the beam splitter. The reflected light is elliptically polarized light. The spectroscope spectroscopies the spectra, and images for the heat distribution are generated through the processes of Equations (1) and (2).
도 3과 같이 원편광된 빛이 인디케이터(120)로 입사되고, 조사 대상이 열원으로 열이 인디케이터(120)로 전달되면 열응력에 의해 인디케이터를 투과하고 반사된 빛은 x축 또는 y축으로 타원편광으로 변화된다. 이를 도 4로 설명하면, 빛은 0도로 선편광되고, LCM을 통해 45도로 편광되며, 인디케이터에 의해 변화되고, 분광기를 통해 90도 분광된다. 상기 분광된 빛을 분석하여 열 분포 영상을 생성할 수 있다.As shown in FIG. 3, the circularly polarized light is incident on the
인디케이터를 투과하여 반사된 빛을 광학적으로 분석하여 생성한 열 분포 영상의 결과는 측정된 빛의 밝기변화와 이 결과를 통하여 계산된 열원의 온도 분포의 모습을 나타낸 도 5와 같으며, 열응력 그래프는 도 6과 같다.The result of the thermal distribution image generated by optically analyzing the reflected light transmitted through the indicator is shown in FIG. 5 showing the change in brightness of the measured light and the temperature distribution of the heat source calculated through the result, Is shown in Fig.
본 발명의 실시예에 따른 광학 현미경은 조사 대상의 온도 변화를 인디케이터의 열응력의 변화로서 측정하기 때문에 모든 물질에 적용될 수 있으며, 열응력을 광학적 방식으로 측정하기 때문에 빛의 파장에 따른 회절 한계까지의 분해능을 가지며, 높은 응답 속도를 가진다. 또한 인디케이터 물질로서 glass를 사용하고, CCD와 같은 저렴한 광학 센서를 통하여 영상화하기 때문에 다른 기술에 비해 월등히 경제적이다. 특히 glass 물질의 열응력의 변화에 의한 광학적 변화가 매우 크기 때문에, 수 나노~마이크로 미터 크의 소자에 대해서 수 mK에 이르는 온도 변화를 측정할 수 있는 높은 감도를 가진다. IC 회로와 같은 나노 소자의 열 분포를 영상화 함으로써 소자의 전자기적 특성을 검증하고 이해하는데 적용될 수 있으며, 이를 높은 감도와 분해능, 그리고 빠른 속도로 측정할 수 있다.The optical microscope according to the embodiment of the present invention can be applied to all materials since the temperature change of the object to be irradiated is measured as a change in the thermal stress of the indicator. Since the thermal stress is measured optically, the diffraction limit And has a high response speed. In addition, glass is used as an indicator material, and imaging is performed through an inexpensive optical sensor such as a CCD, which is much more economical than other technologies. Especially, since the optical change due to the change of the thermal stress of the glass material is very large, it has a high sensitivity to measure the temperature change to several mK for a device of several nanometers to micrometers. By imaging the thermal distribution of nano devices such as IC circuits, it can be applied to verify and understand the electromagnetic characteristics of the device, which can be measured with high sensitivity, resolution, and speed.
본 발명의 일 실시예에 따른 열 분포 영상장치는 빛을 원편광시켜 인디케이터로 입사하고, 상기 인디케이터를 투과하여 반사된 빛을 분석하여 열 분포를 영상화하는 현미경부 및 조사 대상 상부에 위치하고, 열에 의한 열응력이 발생하는 인디케이터를 포함하고, 상기 입사된 빛은 상기 인디케이터를 투과할 때, 상기 조사 대상에서 발생하는 열에 의한 상기 인디케이터의 열응력에 의해 변화되는 것을 특징으로 하는 광학 현미경을 이용하여 열 분포를 영상화한다. 열 분포 영상장치는 하나 이상의 저장부, 하나 이상의 처리부, 또는 하나 이상의 출력부를 더 포함할 수 있다. 열 분포 영상장치에 이용되는 광학 현미경에 대한 상세한 설명은 도 1 내지 도 6에 대한 상세한 설명에 대응하는바, 중복되는 설명은 생략한다. A thermal distribution imaging apparatus according to an embodiment of the present invention includes a microscope unit that circularly polarizes light and enters the indicator as an indicator, analyzes the reflected light through the indicator to image the heat distribution, And an indicator for generating thermal stress, wherein the incident light is changed by thermal stress of the indicator due to heat generated at the object to be irradiated when the light is transmitted through the indicator, . The thermal distribution imaging apparatus may further include one or more storage units, one or more processing units, or one or more output units. The detailed description of the optical microscope used in the thermal distribution imaging apparatus corresponds to the detailed description of Figs. 1 to 6, and redundant explanations are omitted.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열 분포 영상화 방법의 흐름도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 열 분포 영상화 방법의 흐름도이다. 각 단계에 대한 상세한 설명은 도 1 내지 도 5의 광학 현미경에 대한 상세한 설명에 대응하는바, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.FIG. 7 is a flowchart of a thermal distribution imaging method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a flowchart of a thermal distribution imaging method according to an embodiment of the present invention. A detailed description of each step corresponds to a detailed description of the optical microscope of Figs. 1 to 5, and a duplicate description will be omitted.
710 단계는 빛을 원편광시켜 인디케이터로 입사하는 단계이다.Step 710 is a step of circularly polarizing the light and making the light enter the indicator.
보다 구체적으로, 조사 대상에서 발생하는 열에 의한 상기 인디케이터의 열응력을 변화를 광학적으로 분석하기 위하여, 빛을 원편광시켜 인디케이터로 입사한다.More specifically, in order to optically analyze the change in the thermal stress of the indicator due to the heat generated in the object to be irradiated, the light is circularly polarized and incident on the indicator.
720 단계는 상기 인디케이터를 투과하여 반사된 빛을 분석하여 열 분포를 영상화하는 단계이다.Step 720 is a step of analyzing the reflected light transmitted through the indicator to image the heat distribution.
보다 구체적으로, 인디케이터로 입사된 빛은 상기 조사 대상 상부에 위치하고, 열에 의한 열응력이 발생하는 상기 인디케이터를 투과할 때, 상기 조사 대상에서 발생하는 열에 의한 상기 인디케이터의 열응력에 의해 변화되는바, 반사된 빛을 분석하여 열 분포를 영상화한다.More specifically, the light incident on the indicator is located at the upper portion of the object to be irradiated, and is changed by the thermal stress of the indicator due to the heat generated at the object to be irradiated when the indicator transmits the thermal stress caused by heat. The reflected light is analyzed to image the heat distribution.
810 단계 내지 820 단계는 710 단계에 대응하는 단계로, 810 단계에서 광원에서 방출된 빛을 선편광시키고, 820 단계에서 상기 선편광된 빛을 원편광시켜 인디케이터로 입사한다.810 and 820 correspond to step 710. In
830 단계 내지 840 단계는 720 단계에 대응하는 단계로, 830 단계에서 상기 반사된 빛을 상기 인디케이터의 축에 대해 45도와 90도 분광하고, 840 단계에서 상기 45도에서 측정된 밝기변화와 상기 90도에서 측정된 밝기변화로부터 2차원 응력 분석을 통해 상기 조사 대상의 열 분포를 영상화한다.
830 and 840 correspond to step 720. In
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .
100: 광학 현미경
110: 현미경부
120: 인디케이터
130: 조사 대상100: Optical microscope
110: Microscope part
120: Indicator
130: Subject of investigation
Claims (11)
조사 대상 상부에 위치하고, 열에 의한 열응력이 발생하는 인디케이터를 포함하고,
상기 입사된 빛은,
상기 인디케이터를 투과할 때, 상기 조사 대상에서 발생하는 열에 의한 상기 인디케이터의 열응력에 의해 변화되고,
상기 현미경부는 상기 반사된 빛을 상기 인디케이터의 축에 대해 제1 각도 및 제2 각도로 분광하는 분광기 및 상기 제1 각도에서 측정된 밝기변화와 상기 제2 각도에서 측정된 밝기변화로부터 2차원 응력 분석을 통해 상기 조사대상의 열분포를 영상화하는 CCD를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 현미경.A microscope for circularly polarizing light and entering the indicator, analyzing the reflected light through the indicator, and imaging the thermal distribution; And
And an indicator positioned above the object to be irradiated and generating thermal stress due to heat,
The incident light,
When the light is transmitted through the indicator, is changed by thermal stress of the indicator due to heat generated at the object to be irradiated,
Wherein the microscope comprises a spectroscope for spectroscopically analyzing the reflected light at a first angle and a second angle with respect to the axis of the indicator, and a spectroscope for analyzing the brightness change measured at the first angle and the brightness variation measured at the second angle, And a CCD for imaging the thermal distribution of the object to be irradiated through the CCD.
상기 입사된 빛은,
상기 인디케이터의 열응력에 따른 광탄성 효과에 의해 복굴절이 발생하는 것을 특징으로 하는 광학 현미경.The method according to claim 1,
The incident light,
Wherein birefringence is generated by a photoelastic effect according to thermal stress of the indicator.
상기 인디케이터는,
상기 조사 대상과 접촉 또는 비접촉하는 것을 특징으로 하는 광학 현미경.The method according to claim 1,
Wherein the indicator comprises:
Wherein the optical microscope is in contact with or non-contact with the object to be irradiated.
상기 인디케이터 하부에 빛을 반사하는 반사층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 현미경.The method according to claim 1,
And a reflective layer for reflecting light under the indicator.
상기 반사층은 금속 박막 또는 유전 거울인 것을 특징으로 하는 광학 현미경.5. The method of claim 4,
Wherein the reflective layer is a metal thin film or a dielectric mirror.
상기 현미경부는,
빛을 방출하는 광원;
상기 광원에서 방출된 빛을 선편광시키는 선편광부; 및
상기 선편광된 빛을 원편광시키는 원편광부;를 포함하는 광학 현미경.The method according to claim 1,
The microscope section,
A light source emitting light;
A linearly polarized light portion for linearly polarizing the light emitted from the light source; And
And a circularly polarized light portion for circularly polarizing the linearly polarized light.
상기 분광기는,
상기 인디케이터의 축에 대해 45도와 90도 분광하고,
상기 CCD는,
상기 45도에서 측정된 밝기변화와 상기 90도에서 측정된 밝기변화로부터 2차원 응력 분석을 통해 상기 조사 대상의 열 분포를 영상화하는 것을 특징으로 하는 광학 현미경.The method according to claim 1,
Wherein the spectroscope comprises:
And 45 degrees and 90 degrees to the axis of the indicator,
In the CCD,
Wherein the thermal distribution of the object to be irradiated is imaged through two-dimensional stress analysis from the brightness change measured at 45 degrees and the brightness change measured at 90 degrees.
상기 인디케이터를 투과하여 반사된 빛을 분석하여 열 분포를 영상화하는 단계를 포함하고,
상기 입사된 빛은,
조사 대상 상부에 위치하고, 열에 의한 열응력이 발생하는 상기 인디케이터를 투과할 때, 상기 조사 대상에서 발생하는 열에 의한 상기 인디케이터의 열응력에 의해 변화되며,
상기 반사된 빛을 상기 인디케이터의 축에 대해 제1 각도 및 제2 각도로 분광하는 단계;및 상기 제1 각도에서 측정된 밝기변화와 상기 제2 각도에서 측정된 밝기변화로부터 2차원 응력 분석을 통해 상기 조사대상의 열 분포를 영상화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 분포 영상화 방법.Circularly polarizing the light and entering the light as an indicator; And
And analyzing the reflected light through the indicator to image the thermal distribution,
The incident light,
And is changed by thermal stress of the indicator due to heat generated at the object to be irradiated when the indicator is placed above the object to be irradiated and transmitted through the indicator where thermal stress due to heat is generated,
The method comprising the steps of: splitting the reflected light at a first angle and a second angle with respect to the axis of the indicator, and analyzing the intensity of light measured at the first angle and the brightness variation measured at the second angle And imaging the thermal distribution of the object to be investigated.
상기 빛을 원편광시켜 인디케이터로 입사하는 단계는,
광원에서 방출된 빛을 선편광시키는 단계; 및
상기 선편광된 빛을 원편광시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 분포 영상화 방법.10. The method of claim 9,
The step of circularly polarizing the light and making the light incident on the indicator comprises:
Linearly polarizing the light emitted from the light source; And
And circularly polarizing the linearly polarized light. ≪ Desc / Clms Page number 19 >
상기 반사된 빛을 분석하여 열 분포를 영상화하는 단계는,
상기 반사된 빛을 상기 인디케이터의 축에 대해 45도와 90도 분광하는 단계; 및
상기 45도에서 측정된 밝기변화와 상기 90도에서 측정된 밝기변화로부터 2차원 응력 분석을 통해 상기 조사 대상의 열 분포를 영상화하는 단계를 포함하는 열 분포 영상화 방법.
10. The method of claim 9,
The step of analyzing the reflected light to image the thermal distribution,
Splitting the reflected light at 45 degrees and 90 degrees with respect to the axis of the indicator; And
And imaging the thermal distribution of the object to be examined through two-dimensional stress analysis from the brightness change measured at 45 degrees and the brightness change measured at 90 degrees.
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