KR101952902B1 - 빛의 굴절 현상을 이용한 광학 스캐닝 시스템 - Google Patents

빛의 굴절 현상을 이용한 광학 스캐닝 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101952902B1
KR101952902B1 KR1020170135751A KR20170135751A KR101952902B1 KR 101952902 B1 KR101952902 B1 KR 101952902B1 KR 1020170135751 A KR1020170135751 A KR 1020170135751A KR 20170135751 A KR20170135751 A KR 20170135751A KR 101952902 B1 KR101952902 B1 KR 101952902B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electromagnetic wave
measurement object
photorefractive element
local area
electromagnetic
Prior art date
Application number
KR1020170135751A
Other languages
English (en)
Inventor
박지종
오재석
김우섭
Original Assignee
비즈텍코리아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 비즈텍코리아 주식회사 filed Critical 비즈텍코리아 주식회사
Priority to KR1020170135751A priority Critical patent/KR101952902B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101952902B1 publication Critical patent/KR101952902B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G01B11/303—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces using photoelectric detection means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/105—Scanning systems with one or more pivoting mirrors or galvano-mirrors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

본 발명은 빛의 굴절 현상을 이용한 광학 스캐닝 시스템이다. 본 발명은 측정대상물의 표면에 전자기파를 조사한 후 표면으로부터 반사되는 전자기파를 검출하여 표면의 형상을 측정하는 스캐닝 시스템에 있어서, 전자기파 소스로부터 전자기파를 받아 측정대상물에 조사하는 조사부와 측정대상물의 사이에 전자기파를 굴절시키는 광 굴절체가 개재되어, 전자기파는 광 굴절체를 통과하여 측정대상물의 표면에 조사되고, 광 굴절체는 회동할 수 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 빛의 굴절 현상을 적용하여 측정대상물의 국소 영역의 표면을 측정하는데 유용하고 효과적이며 구조가 간단하고 단순화된 광학 스캐닝 시스템을 구현할 수 있다.

Description

빛의 굴절 현상을 이용한 광학 스캐닝 시스템{An Optical Scanning System Using Refraction Of Light}
본 발명은 빛의 굴절 현상을 이용한 광학 스캐닝 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광 굴절체를 광원과 측정대상물 사이에 배치하고 광 굴절체의 회동을 통하여 측정대상물의 국소 영역을 스캔하여 측정대상물 표면의 형상을 측정할 수 있는 국소 영역용 광학 스캐닝 장치에 관한 것이다.
AOI(Automatic Optical Inspection) 등의 광학식 측정 시스템에서는 측정 대상의 전체 영역을 측정하는 경우도 있으나, 때에 따라서는 특정 위치의 일부분 영역만을 측정할 필요도 있다. 측정대상물의 전체 영역 또는 매우 넓은 영역을 측정하는 경우에는 XY 전동 스테이지와 같은 구동부를 이용하지만, 다수의 수 mm 정도 크기의 영역을 측정하는 경우는 XY 전동 스테이지와 같은 구동부를 이용하는 방법은 매우 비효율적이므로 일반적으로 국소 부위 스캐닝 유닛을 이용한다.
국소 부위 스캐닝 유닛 중 가장 일반적인 것이 갈바노미터 스캐너(Galvanometer Scanner)를 이용하는 방식이다. 그러나 갈바노미터 스캐너를 이용하는 방식은, 도 1에 도시된 바와 같이, 광이 측정대상물에 수직으로 입사할 때만 측정대상물의 표면에서 반사된 반사광이 다시 입사한 경로를 그대로 따라 입사 위치로 되돌아 올 뿐, 수직으로 입사하지 않은 광은 입사 위치로 되돌아 오지 않는다는 문제가 있다. 이러한 문제점 때문에 갈바노미터 스캐너는 레이저를 이용한 절단이나 각인 등에서는 사용할 수 있지만, 검사 대상물로부터 반사된 광이 입사한 경로로 다시 돌아와야 하는 광학 측정 시스템에 적용하기에는 곤란하다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 갈바노미터와 측정대상물 사이에 특수 렌즈(보통 스캐닝 렌즈(Scanning Lens)라고 부르며, 일종의 F-θ 렌즈임)를 사용하기도 하나, 이는 가격이 고가이고 또한 매우 좁은 영역만 스캐닝 할 수 있다는 문제점이 있다.
이에 본 발명의 연구자들은 연구를 거듭한 끝에 오히려 간단한 구조이면서도 효율적으로 국소 영역만을 효과적으로 스캔할 수 있는 장치를 발명하였다.
1. 등록특허공보 제10-1415857호(2014.06.30.) 2. 등록특허공보 제10-0683386호(2007.02.08.)
본 발명은 빛의 굴절 현상을 이용한 광학 스캐닝 시스템을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면은, 측정대상물의 표면에 전자기파를 조사한 후 표면으로부터 반사되는 전자기파를 검출하여 표면의 형상을 측정하는 스캐닝 시스템에 있어서, 전자기파를 방출하는 전자기파 소스로부터 전자기파를 받아 측정대상물에 조사하는 조사부와 측정대상물의 사이에는 전자기파를 굴절시키는 광 굴절체가 개재되고, 상기 전자기파는 광 굴절체를 통과하여 상기 측정대상물의 표면에 조사되고, 광 굴절체는 회동할 수 있는 것을 특징으로 하는 스캐닝 시스템일 수 있다.
광 굴절체는 상면과 하면이 평행인 판 형태일 수 있다.
광 굴절체의 회동축은 전자기파의 진행 방향과 수직일 수 있다.
광 굴절체는 유리를 포함할 수 있다.
전자기파는 측정대상물의 표면에 수직으로 조사될 수 있다.
전자기파는 레이저를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 측정대상물의 표면에 전자기파를 조사한 후 표면으로부터 반사되는 전자기파를 검출하여 표면의 형상을 측정하는 스캐닝 시스템에 있어서, 측정대상물을 고정하는 스테이지, 스테이지 위에 이격되어 위치하여 전자기파를 측정대상물의 표면에 수직으로 조사하는 스캔헤드 및 스캔헤드가 스테이지 상의 특정 위치에 대응되는 위치로 이동시킬 수는 이동부재를 포함하되, 스캔헤드는, 전자기파를 발산하는 전자기파 소스, 측정대상물의 표면에 전자기파를 수직으로 조사하는 조사부, 전자기파 소스와 측정대상물 사이에 배치되어 전자기파를 굴절시키는 광 굴절체를 포함하는 스캐닝 시스템일 수 있다.
광 굴절체는 상면과 하면이 평행인 판 형태일 수 있다.
광 굴절체의 회동축은 전자기파의 진행 방향과 수직일 수 있다.
광 굴절체는 유리를 포함할 수 있다.
전자기파는 레이저를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 빛의 굴절 현상을 적용하여 측정대상물의 국소 영역의 표면을 측정하는데 유용하고 효과적이며 구조가 간단하고 단순화된 광학 스캐닝 시스템을 구현할 수 있다.
도 1은 종래 갈바노미터를 이용한 스캐닝 시스템을 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 2는 종래 갈바노미터와 F-θ 렌즈를 적용한 스캐닝 시스템을 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 측면에 따른 스캐닝 시스템을 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 측면에 따른 스캐닝 시스템의 원리를 개략적으로 도시한 모식도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 본 발명에서, 제1 또는 제2 라는 표현은 순서, 중요도를 의미하는 것이 아니라 단순히 구성요소를 구분하기 위한 것이다.
본 발명은 빛의 굴절 현상을 이용한 국소 영역용 광학 스캐닝 장치에 관한 것이다.
도 1에는 종래 갈바노미터를 이용한 스캐닝 시스템을 개략적으로 도시하였다.한 도 2에는 종래 F-θ 렌즈를 적용한 스캐닝 시스템을 개략적으로 도시하였다. 도 3에는 본 발명의 일 측면에 따른 스캐닝 시스템을 개략적으로 도시하였다. 도 4에는 본 발명의 일 측면에 따른 스캐닝 시스템의 원리를 개략적으로 도시하였다.
도 3 및 4를 참조하면, 본 발명의 일 측면은, 측정대상물(200)의 표면에 전자기파를 조사한 후 표면으로부터 반사되는 전자기파를 검출하여 표면의 형상을 측정하는 스캐닝 시스템에 있어서, 전자기파 소스(미도시)로부터 전자기파를 받아 측정대상물(200)에 조사하는 조사부(101)와 측정대상물(200)의 사이에 전자기파를 굴절시키는 광 굴절체(102)가 개재되고, 전자기파는 광 굴절체(102)를 통과하여 측정대상물(200)의 표면에 조사되고, 광 굴절체(102)는 회동할 수 있는 것을 특징으로 하는 스캐닝 시스템일 수 있다.
반도체 웨이퍼 등의 표면을 검사하기 위하여 광학 스캔 시스템을 사용하는데, 표면에 전자기파(레이저)를 조사한 후 되돌아 오는 전자기파(레이저)를 검출함으로써 전자기파(레이저)가 조사된 표면의 형상이나 상태를 확인할 수 있다.
전자기파로는 직진성을 가지며 물체에 반사되어 되돌아 오는 특성을 가지고 있고 유리판 등의 광 굴절체(102)를 투과하면서 굴절되는 것이라면 어느 것이든 사용할 수 있다. 전자기파의 파장은 0.1um~10um 이 바람직하다. 즉, UV-VIS-IR 영역의 전자기파일 수 있다. 파장이 매우 길어지면(즉 마이크로파가 되면) 광 굴절체(유리판)(102)을 많이 회전해도 굴절이 매우 작고 파장이 너무 짧으면 유리판을 투과하지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 대표적으로는 일명 레이저를 사용할 수 있다. 레이저를 발산하는 레이저 소스에는 특별한 제한은 없으며, 시중에서 판매되는 것을 사용할 수 있다.
측정대상물(200)과 전자기파 조사부(101) 사이에는 광 굴절체(102)가 배치될 수 있다. 광 굴절체(102)는 상면과 하면이 평행인 판 형태일 수 있다. 전자기파 조사부(101)에서는 전자기파 소스에서 방출된 전자기파를 받아 이를 측정대상물(200)에 조사할 수 있다. 전자기파를 측정대상물(200)에 조사하는 과정에서 광 굴절체(102)를 더 거치게 되는 것이다.
광 굴절체(102)는 회동할 수 있다. 광 굴절체(102)의 회동에 의하여 측정대상물(200)의 표면을 스캔할 수 있다. 광 굴절체(102)는 모터(미도시)와 연결될 수 있으며, 광 굴절체(102)의 회동은 모터에 의하여 이루어질 수 있다. 광 굴절체(102)의 회동각(α)이 커질수록 측정대상물(200) 표면의 X,Y 방향 스캔 거리(d)도 커질 수 있다.
광 굴절체(102)의 회동각(α)의 최대값을 미리 설정해 놓을 수 있다. 회동각(α)의 최대값은 좌우 동일하게 설정할 수 있다. 예를 들어, 회전 방향이 시계 방향이면 양(+)의 방향으로 표기하고 시계 반대방향이면 음(-)의 방향으로 표기한다면, +30°및 -30°으로 설정할 수 있다. 이 경우 광 굴절체(102)는 30°를 초과하여 회동하지 않는다.
광 굴절체(102)는 어느 일 방향으로 회동한 후에는 그 반대 방향으로 회동할 수 있다. 예를 들어, 시계 방향으로 +30°회동한 후 다시 -30°로 회동할 수 있다. 광 굴절체(102)가 회동하는 과정에서 측정대상물(200)의 표면을 스캔할 수 있는데, 회동을 수회 반복함으로써 그 만큼 스캔을 더 할 수 있고 이로써 보다 정확한 측정값을 얻을 수 있다.
광 굴절체(102)의 회동축은 전자기파의 진행 방향과 수직 방향일 수 있다. 또한 광 굴절체(102)의 회동축은 측정대상물(200)에 있어서 스캔하고자 하는 방향과 수직일 수 있다. 광 굴절체(102)의 회동에 의하여 측정대상물(200)의 표면 스캔이 수행되는데, 이때 측정대상물(200) 표면의 스캔 방향과 광 굴절체(102)의 회동축은 수직을 형성하게 된다. 따라서 측정대상물(200) 표면에서 원하고자 하는 스캔 방향이 결정되면 이 스캔 방향과 수직이 되도록 광 굴절체(102)의 회동축을 배치할 필요가 있다.
전자기파는 광 굴절체(102)를 통과하면서 굴절 현상에 의하여 그 경로가 변경될 수 있다. 예를 들어, 광 굴절체(102)에 수직으로 입사된 전자기파는 굴절이 일어나지 않고 직진하지만, 광 굴절체(102)가 회동되어 일정한 입사각(α)을 형성하는 경우에는 전자기파의 진행 경로는 변경될 수 있다(도 4 참조).
광 굴절체(102)로는 전자기파를 굴절시킬 수 있는 것이면 어느 것이든 사용할 수 있다. 일반적으로 쉽게 구할 수 있고 저렴한 유리를 사용하는 것이 바람직하다. 유리의 굴절율은 1.45~1.96이다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니고 고분자 물질 등을 사용할 수도 있다.
굴절률(n)은 빛이 어떤 매질 내를 전파하는 위상 속도(Vp)에 대한 진공 중의 전파 속도(c)의 비, 즉 n＝c/Vp 이다. 빛이 어떤 매질 내를 전파할 때의 속도는 진공 중의 속도보다 작으므로 굴절률은 1보다 크다. 표준 대기 중에서 높이 약 300m인 곳에서의 대기의 굴절률 n＝1.000313이지만, 물의 굴절률은 약 1.3, 석영 유리의 굴절률은 약 1.46이다. 빛은 굴절률이 다른 두 매질의 경계에서 굴절한다.
전자기파는 측정대상물(200)의 표면에 수직으로 조사될 수 있다. 측정대상물(200)이 표면에 수직으로 조사된 전자기파는 다시 수직으로 반사되며(입사 경로와 반사 경로가 동일), 반사된 전자기파를 측정함으로써 측정대상물(200)의 표면 상태를 검사할 수 있다. 전자기파 소스와 동일한 곳에 반사된 전자기파를 검출하는 검출기가 설치되어 있기 때문이다. 측정대상물(200)의 표면에 수직으로 입사되지 않은 전자기파는 입사 경로와 동일한 경로를 따라 반사되지 않기 때문에 이를 검출할 수는 없다.
본 발명의 다른 측면은, 측정대상물(200)의 표면에 전자기파를 조사한 후 표면으로부터 반사되는 전자기파를 검출하여 표면의 형상을 측정하는 스캐닝 시스템에 있어서, 측정대상물(200)을 고정하는 스테이지(300), 스테이지(300) 위에 이격되어 위치하여 전자기파를 측정대상물(200)의 표면에 수직으로 조사하는 스캔헤드(100) 및 스캔헤드(100)가 스테이지(300) 상의 특정 위치에 대응되는 수직 위치로 이동시킬 수 이동부재(미도시)를 포함하되, 스캔헤드(100)는, 전자기파를 발산하는 전자기파 소스(미도시), 측정대상물(200)의 표면에 전자기파를 수직으로 조사하는 조사부(101), 조사부(101)와 측정대상물(200) 사이에 배치되어 전자기파를 굴절시키는 광 굴절체(102)를 포함하는 스캐닝 시스템일 수 있다.
본 측면에 따른 스캐닝 시스템은, 측정대상물(200)을 고정하는 스테이지(300), 그 위에 이격되어 설치되는 스캔헤드(100), 스캔헤드(100)를 스테이지(300)의 원하는 부분 또는 영역으로 이동시킬 수 있는 이동부재(미도시)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 스캔헤드(100)에는 전자기파 소스(미도시), 조사부(101), 광 굴절체(102)가 구비될 수 있다.
스테이지(300)에는 측정대상물(200)을 고정할 수 있다. 예를 들어, 스테이지(300) 내부에 기공을 형성한 후 음압을 형성하고 그 위에 측정대상물(200)을 놓음으로써 음압에 의하여 스테이지(300) 상에 측정대상물(200)을 고정할 수 있다.
스캔헤드(100)는 스테이지(300)의 위에 일정 거리 이격되어 설치될 수 있다. 스캔헤드(100)는 스테이지(300)의 특정 부분에 대응되는 위치로 이동할 수 있다. 스테이지(300)에 고정된 측정대상물(200) 중에서 그 표면을 검사 또는 측정하고자 하는 경우 해당 부분으로 이동할 수 있도록 하기 위함이다. 스캔헤드(100)가 로봇 팔에 장착되든 아니면 별도의 이동 구조물에 장착되든 스테이지(300) 상의 특정 부분이나 영역으로 이동할 수 있다면 이에 특별히 제한은 없다.
스캔헤드(100)는 로봇 팔(미도시)에 의하여 지지될 수 있다. 로봇 팔은 스테이지(300)에 장착될 수도 있고, 별도의 구조물에 장착될 수도 있다. 로봇 팔의 움직임을 제어함으로써 스캔헤드(100)를 원하는 위치로 이동시킬 수 있다. 또한 스캔헤드(100)는 이동 가능한 가로 바 및 세로 바(미도시)에 장착될 수도 있다. 가로 바 및 세로 바의 움직임에 의하여 스캔헤드(100)를 스테이지(300) 상의 원하는 위치로 이동시킬 수 있다.
스캔헤드(100)가 스테이지(300) 상에 고정된 측정대상물(200)의 원하는 특정 부분이나 영역으로 이동한 후에는 광 굴절체(102)의 좌우 회동에 의하여 특정 부분이나 영역을 스캔함으로써 표면 상태를 검사하거나 표면 형태를 측정할 수 있다.
전자기파로는 직진성을 가지며 물체에 반사되어 되돌아 오는 특성을 가지고 있는 것이라면 어느 것이든 사용할 수 있다. 대표적으로는 레이저를 사용할 수 있다. 레이저를 발산하는 레이저 소스에는 특별한 제한은 없으며, 시중에서 판매되는 것을 사용할 수 있다.
측정대상물(200)과 전자기파 조사부(101) 사이에는 광 굴절체(102)가 배치될 수 있다. 광 굴절체(102)는 상면과 하면이 평행인 판 형태일 수 있다. 전자기파 조사부(101)에서는 전자기파 소스(미도시)에서 방출된 전자기파를 받아 이를 측정대상물(200)에 조사할 수 있다. 전자기파를 측정대상물(200)에 조사하는 과정에서 광 굴절체(102)를 더 거치게 되는 것이다.
광 굴절체(102)는 회동할 수 있다. 광 굴절체(102)의 회동에 의하여 측정대상물(200)의 표면을 스캔할 수 있다. 광 굴절체(102)는 모터(미도시)와 연결될 수 있으며, 광 굴절체(102)의 회동은 모터에 의하여 이루어질 수 있다. 광 굴절체(102)의 회동각(α)이 커질수록 측정대상물(200) 표면의 스캔 거리(d)도 커질 수 있다.
광 굴절체(102)의 회동각(α)의 최대값을 미리 설정해 놓을 수 있다. 회동각(α)의 최대값은 좌우 동일하게 설정할 수 있다. 예를 들어, 회전 방향이 시계 방향이면 양(+)의 방향으로 표기하고 시계 반대방향이면 음(-)의 방향으로 표기한다면, +30°및 -30°으로 설정할 수 있다. 이 경우 광 굴절체(102)는 30°를 초과하여 회동하지 않는다.
광 굴절체(102)는 어느 일 방향으로 회동한 후에는 그 반대 방향으로 회동할 수 있다. 예를 들어, 시계 방향으로 +30°회동한 후 다시 -30°로 회동할 수 있다. 광 굴절체(102)가 회동하는 과정에서 측정대상물(200)의 표면을 스캔할 수 있는데, 회동을 수회 반복함으로써 그만큼 스캔을 더 할 수 있고 이로써 보다 정확한 측정값을 얻을 수 있다.
광 굴절체(102)의 회동축은 전자기파의 진행 방향과 수직 방향일 수 있다. 또한 광 굴절체(102)의 회동축은 측정대상물(200)에 있어서 스캔하고자 하는 방향과 수직일 수 있다. 광 굴절체(102)의 회동에 의하여 측정대상물의 표면 스캔이 수행되는데, 이때 측정대상물(200) 표면의 스캔 방향과 광 굴절체(102)의 회동축은 수직을 형성하게 된다. 따라서 측정대상물(200) 표면에서 원하고자 하는 스캔 방향이 결정되면 이 스캔 방향과 수직이 되도록 광 굴절체(102)의 회동축을 배치할 필요가 있다.
전자기파는 광 굴절체(102)를 통과하면서 굴절 현상에 의하여 그 경로가 변경될 수 있다. 예를 들어, 광 굴절체(102)에 수직으로 입사된 전자기파는 굴절이 일어나지 않고 직진하지만, 광 굴절체(102)가 회동되어 일정한 입사각(α)을 형성하는 경우에는 전자기파의 진행 경로는 변경될 수 있다(도 4 참조).
광 굴절체(102)로는 전자기파를 굴절시킬 수 있는 것이면 어느 것이든 사용할 수 있다. 일반적으로 쉽게 구할 수 있고 저렴한 유리를 사용하는 것이 바람직하다. 유리의 굴절율은 1.45~1.96이다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니고 고분자 물질 등을 사용할 수도 있다.
굴절률(n)은 빛이 어떤 매질 내를 전파하는 위상 속도(Vp)에 대한 진공 중의 전파 속도(c)의 비, 즉 n＝c/Vp 이다. 빛이 어떤 매질 내를 전파할 때의 속도는 진공 중의 속도보다 작으므로 굴절률은 1보다 크다. 표준 대기 중에서 높이 약 300m인 곳에서의 대기의 굴절률 n＝1.000313이지만, 물의 굴절률은 약 1.3, 석영 유리의 굴절률은 약 1.46이다. 빛은 굴절률이 다른 두 매질의 경계에서 굴절한다.
전자기파는 측정대상물(200)의 표면에 수직으로 조사될 수 있다. 측정대상물(200)이 표면에 수직으로 조사된 전자기파는 다시 수직으로 반사되며(입사 경로와 반사 경로가 동일), 반사된 전자기파를 측정함으로써 측정대상물(200)의 표면 상태를 검사할 수 있다. 전자기파 소스와 동일한 곳에 반사된 전자기파를 검출하는 검출기가 설치되어 있기 때문이다. 측정대상물(200)의 표면에 수직으로 입사되지 않은 전자기파는 입사 경로와 동일한 경로를 따라 반사되지 않기 때문에 이를 검출할 수는 없다.
도 4를 참조하여, 본 발명의 원리에 대하여 설명한다. 도 4를 참조하면, 판 형태의 광 굴절체(102)가 측정대상물(200)에 평행하게 배치된 상태에서 광을 측정대상물에 수직으로 조사하면 광은 S1 경로를 따라 입사하고 동일한 경로를 따라 수직으로 반사될 수 있다. 이 상태에서 광 굴절체(102)를 회동시키면 광의 입사 및 반사 경로가 S2 경로로 변경될 수 있다. 측정대상물(200)에 수직으로 입사된 광은 광 굴절체(102)의 회전에 의하여 측정대상물(200)의 표면에 도달하는 경로가 변경된 경우라도 항상 측정대상물(200) 표면에 수직으로 입사하며, 그 반사광은 그 입사 경로를 따라 그대로 반사된다. 이처럼 광 굴절체(102)의 회동으로 인하여 광의 입사 및 반사 경로가 변경되는 과정에서 측정대상물(200)의 표면에서는 P1에서 P2로 이동하는 거리(d)만큼의 스캐닝이 일어날 수 있다.
스캔 거리(d)는 광 굴절체의 두께(z), 입사각(광 굴절체의 회동각)(α) 및 굴절률(n)과 다음과 같은 관계를 가질 수 있다.
d=z*cos(α)*[tan(α)-tan(arcsin(sin(α)/n))]
예를 들어, z=10mm, α=30°, n=1.5 인 경우에는 스캔 거리(d)가 1.98mm 일 수이다.
상기 수식을 참조하면, 광 굴절체(102)의 두께(z), 입사각(회동각)(α), 굴절률을 조절하면 스캔 거리(d)를 조절할 수 있다. 예를 들어, 광 굴절체(102)의 두께(z)를 증가시키면 스캔 거리(d)가 정비례하여 증가할 수 있다. 스캔하고자 하는 영역이 있다면 그 영역을 커버할 수 있을 정도로 스캔 거리(d)를 정하고, 그에 적합한 굴절율을 가지는 광 굴절체(102) 물질을 선택하거나, 또는 광 굴절체(102)의 두께(z)를 조절하거나, 또는 광의 입사각(회동각)(α)을 조절하거나 또는 이들을 조합함으로써 원하는 스캔 거리(d)를 설정할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 용어는 특정한 실시형태를 설명하기 위한 것으로 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하지 않는 한, 복수의 의미를 포함한다고 보아야 할 것이다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재한다는 것을 의미하는 것이지, 이를 배제하기 위한 것이 아니다. 본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부한 도면에 의하여 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 보아야 할 것이다.
100: 스캔헤드 101: 조사부
102: 광 굴절체 200: 측정대상물
300: 스테이지
X, Y : 이동방향
α: 광 굴절체의 회동각
d: 스캔 거리
z: 광 굴절체의 두께
S1: 광 굴절체의 회동 전 광 경로
S2: 광 굴절체의 회동 후 광 경로
P1: 광 굴절체의 회동 전 광 도달점
P2: 광 굴절체의 회동 후 광 도달점

Claims (11)

  1. 측정대상물의 표면에 전자기파를 조사한 후 상기 표면으로부터 반사되는 전자기파를 검출하여 상기 표면의 국소 영역의 형상을 측정하는 국소 영역 스캐닝 시스템에 있어서,
    전자기파 소스로부터 전자기파를 받아 상기 측정대상물에 조사하는 조사부와 상기 측정대상물의 사이에 상기 전자기파를 굴절시키는 광 굴절체가 개재되어, 상기 전자기파는 상기 광 굴절체를 통과하여 상기 측정대상물의 표면에 조사되고,
    상기 광 굴절체는 회동할 수 있고,
    상기 측정대상물의 특정 위치에서 상기 전자기파가 상기 측정대상물의 표면에 수직으로 조사되고, 상기 광 굴절체의 회동에 의하여 상기 측정대상물 표면의 국소 영역을 상기 광 굴절체의 최대 회동각(α)만큼 (+α) 에서 (-α)까지 스캔하되,
    스캔 거리(d)는 상기 광 굴절체의 두께(z), 상기 광 굴절체의 최대 회동각(α) 및 상기 광 굴절체의 굴절률(n)과 아래 식의 관계가 있는, 국소 영역 스캐닝 시스템:
    d=z*cos(α)*[tan(α)-tan(arcsin(sin(α)/n))].
  2. 제1항에 있어서, 상기 광 굴절체의 두께(z)는 10mm 이고, 상기 광 굴절체의 최대 회동각(α)은 30°이고, 상기 굴절률(n)은 1.5 이고, 상기 스캔 거리(d)가 1.98mm 인 것을 특징으로 하는, 국소 영역 스캐닝 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광 굴절체의 회동축은 상기 전자기파의 진행 방향과 수직인 것을 특징으로 하는, 국소 영역 스캐닝 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광 굴절체는 유리를 포함하는, 국소 영역 스캐닝 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 전자기파는 레이저를 포함하는, 국소 영역 스캐닝 시스템.
  7. 측정대상물의 표면에 전자기파를 조사한 후 상기 표면으로부터 반사되는 전자기파를 검출하여 상기 표면의 국소 영역의 형상을 측정하는 국소 영역 스캐닝 시스템에 있어서,
    상기 측정대상물을 고정하는 스테이지;
    상기 스테이지 위에 이격되어 위치하여 상기 전자기파를 상기 측정대상물의 표면에 조사하는 스캔헤드; 및
    상기 스캔헤드가 상기 스테이지 상의 특정 위치에 대응되는 수직 위치로 이동시킬 수 있는 이동부재;를 포함하되,
    상기 스캔헤드는,
    상기 전자기파를 방출하는 전자기파 소스;
    상기 전자기파 소스로부터 전자기파를 받아 상기 측정대상물의 표면에 상기 전자기파를 수직으로 조사하는 조사부;
    상기 전자기파 소스와 상기 측정대상물 사이에 배치되어 상기 전자기파를 굴절시키는 광 굴절체를 포함하되,
    상기 스캔헤드가 상기 측정대상물의 특정 위치로 이동한 후, 상기 측정대상물의 특정 위치에서 상기 전자기파가 상기 측정대상물의 표면에 수직으로 조사되고, 상기 광 굴절체의 회동에 의하여 상기 측정대상물 표면의 국소 영역을 상기 광 굴절체의 최대 회동각(α)만큼 (+α) 에서 (-α)까지 스캔하되,
    스캔 거리(d)는 상기 광 굴절체의 두께(z), 상기 광 굴절체의 최대 회동각(α) 및 상기 광 굴절체의 굴절률(n)과 아래 식의 관계가 있는, 국소 영역 스캐닝 시스템:
    d=z*cos(α)*[tan(α)-tan(arcsin(sin(α)/n))].
  8. 제7항에 있어서, 상기 광 굴절체의 두께(z)는 10mm 이고, 상기 광 굴절체의 최대 회동각은 30°이고, 상기 굴절률(n)은 1.5 이고, 상기 스캔 거리(d)가 1.98mm 인, 국소 영역 스캐닝 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 상기 광 굴절체의 회동축은 상기 전자기파의 진행 방향과 수직인 것을 특징으로 하는, 국소 영역 스캐닝 시스템.
  10. 제7항에 있어서, 상기 광 굴절체는 유리를 포함하는, 국소 영역 스캐닝 시스템.
  11. 제7항에 있어서, 상기 전자기파는 레이저를 포함하는, 국소 영역 스캐닝 시스템.
KR1020170135751A 2017-10-19 2017-10-19 빛의 굴절 현상을 이용한 광학 스캐닝 시스템 KR101952902B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170135751A KR101952902B1 (ko) 2017-10-19 2017-10-19 빛의 굴절 현상을 이용한 광학 스캐닝 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170135751A KR101952902B1 (ko) 2017-10-19 2017-10-19 빛의 굴절 현상을 이용한 광학 스캐닝 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101952902B1 true KR101952902B1 (ko) 2019-02-27

Family

ID=65561115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170135751A KR101952902B1 (ko) 2017-10-19 2017-10-19 빛의 굴절 현상을 이용한 광학 스캐닝 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101952902B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002170799A (ja) * 2000-11-30 2002-06-14 Nikon Corp 測定装置、研磨状況モニタ装置、研磨装置、半導体デバイス製造方法、並びに半導体デバイス
KR100683386B1 (ko) 2005-12-30 2007-02-15 동부일렉트로닉스 주식회사 레이저 스캔을 이용한 반도체 소자 불량 검색 방법 및 장치
KR101415857B1 (ko) 2012-03-16 2014-07-09 부산대학교 산학협력단 표면 형상 검사 장치
JP2014145684A (ja) * 2013-01-29 2014-08-14 Canon Inc 測定装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002170799A (ja) * 2000-11-30 2002-06-14 Nikon Corp 測定装置、研磨状況モニタ装置、研磨装置、半導体デバイス製造方法、並びに半導体デバイス
KR100683386B1 (ko) 2005-12-30 2007-02-15 동부일렉트로닉스 주식회사 레이저 스캔을 이용한 반도체 소자 불량 검색 방법 및 장치
KR101415857B1 (ko) 2012-03-16 2014-07-09 부산대학교 산학협력단 표면 형상 검사 장치
JP2014145684A (ja) * 2013-01-29 2014-08-14 Canon Inc 測定装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2017521653A (ja) インライン型のウェハエッジ検査、ウェハプレアラインメント、及びウェハ洗浄
KR20090113895A (ko) 유리시트의 결함 측정장치
KR20140024811A (ko) 패턴 검사 장치
US8896825B2 (en) Optical inspector
US8830456B2 (en) Optical inspector
US11852592B2 (en) Time domain multiplexed defect scanner
US20220187204A1 (en) Slope, p-component and s-component measurement
US9921169B2 (en) Method of detecting defect location using multi-surface specular reflection
KR880008043A (ko) 비접촉 자동 초점위치 맞춤방법 및 장치.
US20220187057A1 (en) Surface contour measurement
US20220269071A1 (en) Scanning micro profiler
US10094787B2 (en) Multi-surface specular reflection inspector
KR20160017299A (ko) 공초점 라인스캔 카메라 및 이를 포함한 공초점 현미경
KR101036455B1 (ko) 하프 미러를 이용한 타원계측기
JP5063173B2 (ja) 異物検査装置
KR101952902B1 (ko) 빛의 굴절 현상을 이용한 광학 스캐닝 시스템
KR20080111962A (ko) 표면 측정 장치
KR100878425B1 (ko) 표면 측정 장치
KR102104124B1 (ko) 완전 비접촉 레이저 초음파 기반 3차원 구조물 결함 가시화 장치 및 방법
US20220187218A1 (en) Angle independent optical surface inspector
CN112485272B (zh) 半导体检测装置及检测方法
KR102274622B1 (ko) 기판 검사 장치 및 기판 검사 방법
CN114486911A (zh) 一种体散射缺陷检测设备及方法
KR100829658B1 (ko) 가변 각도로 조사하는 웨이퍼 검사 시스템
JP2016535278A (ja) 光学的な表面粗さ測定

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant