KR102040017B1 - System for measuring sample height with non-contact - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 샘플의 높이를 측정하는 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광원의 광신호를 검출 가능한 영역(즉, 스캔 영역)에서 광경로에 평행한 샘플의 일 단면이 사영된 부분(즉, 사영 영역)을 제외한 영역(즉, 검출 영역)에서 검출된 광의 광신호에 기초하여 샘플의 높이를 측정하는 높이 측정 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for measuring the height of a sample, and more particularly, in a region where a light signal of a light source can be detected (that is, a scan region) in which a cross section of a sample parallel to the optical path is projected (that is, projected). And a height measuring system for measuring a height of a sample based on an optical signal of light detected in a region other than the region (i.e., a detection region).
최근 극미세 기술의 발달로 인하여 전자 분야 및/또는 첨단 소재 분야에서 미세 구조물 또는 재료의 표면 형상에 대한 정보의 필요성이 절실히 요구되고 있다. 이러한 nm 단위의 미세한 관찰을 위해 전자 현미경이 사용되는데, 주사 전자 현미경(SEM, Scanning Electron Microscope)이 대표적이다. Recently, due to the development of ultra fine technology, there is an urgent need for information on the surface shape of microstructures or materials in the field of electronics and / or advanced materials. An electron microscope is used for the minute observation of such nm unit, and a scanning electron microscope (SEM) is typical.
주사 전자 현미경은 샘플에 전자를 주사하여 샘플 표면으로부터 튀어나오는 2차 전자를 포집하고, 주사한 면적을 모니터 픽셀(pixel)에 채워주어 해당 샘플 표면의 영상을 생성하는 원리를 이용한 관찰 장비로서, 샘플 면(수십 nm)을 관찰할 수 있다.A scanning electron microscope is an observation device that uses the principle of scanning electrons in a sample to collect secondary electrons protruding from the sample surface, and filling the scanned area with a monitor pixel to generate an image of the sample surface. The face (tens of nm) can be observed.
한편, 주사 전자 현미경의 전자총에서 주사되어 고에너지로 집속된 전자빔이 부도체 샘플(예를 들어, 유기물, 바이오 샘플 등)의 표면에 입사하게 되면, 샘플에 입사하는 1차 전자가 빠져나가지 못하고 샘플 내부에 축적되는 현상(Charge-up)이 발생할 수 있다. 이와 같이 샘플 내부에 축적된 1차 전자들은 샘플 표면을 음(Negative)으로 대전되게 되면, 샘플 표면으로부터 후방 산란되는 2차 전자의 산출량(Yield)을 증가시켜 입사전자와 2차 전자들 간의 상호 척력 작용이 증가된다. 그 결과, 증가된 상호 척력작용에 의하여 샘플 표면의 영상이 심하게 밝아지거나 왜곡되는 현상이 발생함으로 양질의 선명한 영상을 확보하기가 어렵다.On the other hand, when an electron beam scanned by an electron gun of a scanning electron microscope and focused at a high energy is incident on the surface of an insulator sample (for example, an organic material or a bio sample), the primary electrons incident on the sample do not escape and the inside of the sample does not escape. Accumulation may occur in the battery. As such, the primary electrons accumulated in the sample increase the yield of secondary electrons scattered back from the sample surface when the sample surface is negatively charged, thereby mutual repulsion between the incident electrons and the secondary electrons. Action is increased. As a result, the image of the sample surface is severely brightened or distorted due to the increased mutual repulsive action, so that it is difficult to obtain a high quality clear image.
이와 같은 진공 상태에서의 샘플이 요구되는 주사 전자 현미경의 문제점을 해결하기 위해, 비진공 상태(예를 들어, 대기)에서의 샘플을 관찰할 수 있는 주사 전자 현미경(이하 '외기형 주사 전자 현미경' 이라 지칭됨)이 개발되었다. 이러한 외기형 주사 전자 현미경은 대기 상에 존재하는 샘플에 전자빔을 조사하고, 샘플을 수평 이동하면서 관찰한다. 샘플이 대기 상에 존재하기 때문에 전자빔을 샘플에 조사하는 경우, 샘플의 표면에 축적되는 전자들이 대기 중에 입자들로부터 이온화된 양이온과의 중화되어 대전효과가 극히 낮아지게 된다. 따라서, 별도의 처리 없이도 유기물 샘플에 대해 양질의 영상을 생성하고, 관찰할 수 있는 장점이 있다.In order to solve the problem of the scanning electron microscope which requires a sample in such a vacuum state, a scanning electron microscope (hereinafter, referred to as an 'external scanning electron microscope') capable of observing a sample in a non-vacuum state (for example, the atmosphere). Is called). Such an external scanning electron microscope irradiates an electron beam to a sample present in the atmosphere and observes the sample while moving horizontally. When the electron beam is irradiated onto the sample because the sample is in the atmosphere, the electrons accumulated on the surface of the sample are neutralized with the cations ionized from the particles in the atmosphere, so that the charging effect is extremely low. Therefore, there is an advantage in that a good quality image can be generated and observed for the organic sample without any additional treatment.
외기형 주사 전자 현미경은 샘플이 대기 상태에 놓여 있기 때문에, 전자빔을 샘플에 주사하는 과정에서 대기에 의한 분산을 최소화하기 위해 전자빔이 대기 중에 노출되는 거리, 즉, 진공 상태와 비진공 상태의 경계에서 샘플을 외기형 주사 전자 현미경으로 근접시킨다. 일반적으로, 외기형 주사 전자 현미경에서는 얇은 투과막(membrane)을 이용하여 진공 상태와 비진공 상태를 분리한다. 따라서, 샘플을 무한정 외기형 주사 전자 현미경에 근접시킬 경우, 샘플이 투과막에 충돌하여 샘플이 변형되거나, 투과막이 손상되는 상황이 발생할 수 있다. Since an external scanning electron microscope places the sample in the atmospheric state, in order to minimize the dispersion by the atmosphere during the scanning of the electron beam into the sample, the distance at which the electron beam is exposed to the atmosphere, that is, at the boundary between the vacuum and non-vacuum states The sample is approximated with an external scanning electron microscope. In general, an external scanning electron microscope separates a vacuum state from a non-vacuum state using a thin membrane. Therefore, when the sample is approached indefinitely to the outside air scanning electron microscope, a situation in which the sample collides with the permeable membrane and the sample is deformed or the permeable membrane is damaged may occur.
따라서, 투과막과 샘플 간의 충돌로 인하여 샘플 및/또는 투과막이 손상되는 것을 방지하기 위해 샘플의 높이를 정확하게 측정하는 것이 매우 중요하다.Therefore, it is very important to accurately measure the height of the sample to prevent the sample and / or the permeable membrane from being damaged due to the collision between the permeable membrane and the sample.
본 발명의 일 측면에 따르면, 광을 사용해 광원과 광검출기 사이에 배치된 샘플의 일 단면을 스캔함으로써 샘플의 높이를 측정하는 시스템이 제공될 수 있다.According to one aspect of the invention, a system may be provided for measuring the height of a sample by using light to scan a cross section of the sample disposed between the light source and the photodetector.
본 발명의 일 측면에 따른 높이 측정 시스템은 광을 조사하는 광원을 포함한 광원부; 샘플이 배치된 샘플 스테이지; 상기 광을 수신하여 광신호를 검출하는 광검출부; 검출된 광신호에 기초하여 샘플에 대한 사영 영역을 산출하고, 상기 사영 영역의 높이를 샘플의 높이로 결정하는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 광검출기에 의해 수신되는 광은 상기 샘플의 주위를 지나친 광, 또는 상기 샘플을 불완전 통과한 광을 포함한다.Height measurement system according to an aspect of the present invention includes a light source unit including a light source for irradiating light; A sample stage on which a sample is placed; A light detector for detecting the light signal by receiving the light; The apparatus may include a data processing device configured to calculate a projection area for the sample based on the detected optical signal and determine the height of the projection area as the height of the sample. Here, the light received by the photodetector includes light that has passed around the sample, or light that has incompletely passed the sample.
일 실시예에서, 상기 광검출부는 상기 광을 수신하는 광검출기; 및 상기 광검출기의 일 단면에 대하여 상기 샘플에 의한 사영 영역의 높이가 변하도록 구성되는 연결부를 포함할 수 있다.In one embodiment, the photodetector comprises a photodetector for receiving the light; And a connection part configured to change a height of a projection area by the sample with respect to one end surface of the photodetector.
일 실시예에서, 상기 데이터 처리 장치는 하나 이상의 사영 영역의 높이를 산출한 경우, 최대 값을 샘플의 높이로 결정하도록 더 구성될 수 있다.In one embodiment, the data processing device may be further configured to determine the maximum value as the height of the sample when the height of the one or more projective areas is calculated.
일 실시예에서, 상기 샘플 스테이지는 상기 광원과 광검출기 사이의 광 경로에 평행하게 위치할 수 있다. In one embodiment, the sample stage may be located parallel to the light path between the light source and the photodetector.
일 실시예에서, 상기 데이터 처리 장치는 상기 샘플 스테이지의 위치를 샘플 높이 측정의 기준으로 설정하도록 더 구성될 수 있다.In one embodiment, the data processing device may be further configured to set the position of the sample stage as a reference for sample height measurement.
일 실시예에서, 상기 데이터 처리 장치는 미리 저장된 참조 테이블에 기초하여 측정된 샘플의 높이를 보정하도록 더 구성될 수 있다. 여기서, 상기 참조 테이블은 높이 정보가 미리 알려진 참조 샘플에 대한 측정 결과를 포함한다.In one embodiment, the data processing device may be further configured to correct the height of the measured sample based on a pre-stored reference table. Here, the reference table includes measurement results for reference samples whose height information is known in advance.
일 실시예에서, 상기 광원으로부터의 광이 샘플로 진행하는 광경로 상에 배치되는 패터닝부를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 패터닝부는 미리 설정된 패턴으로 광을 패터닝하도록 구성된다.In one embodiment, the light source may further include a patterning unit disposed on the optical path that proceeds to the sample. Here, the patterning unit is configured to pattern the light in a preset pattern.
일 실시예에서, 상기 데이터 처리 장치는 상기 미리 설정된 패턴과 검출된 광신호에 기초하여 샘플의 높이를 측정하도록 더 구성될 수 있다.In one embodiment, the data processing device may be further configured to measure a height of a sample based on the preset pattern and the detected optical signal.
일 실시예에서, 상기 데이터 처리 장치는 상기 검출된 광신호의 세기에 기초하여 사영 영역을 산출하도록 더 구성될 수 있다.In one embodiment, the data processing apparatus may be further configured to calculate the projection area based on the detected intensity of the optical signal.
일 실시예에서, 상기 광원부는 상기 상기 광원으로부터의 광이 샘플로 진행하는 광경로 상에 배치되는 필터를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 필터는 출력광의 파장이 입력광의 파장 보다 낮도록 구성된다.In an embodiment, the light source unit may further include a filter disposed on an optical path through which light from the light source proceeds to a sample. Here, the filter is configured such that the wavelength of the output light is lower than the wavelength of the input light.
일 실시예에서, 상기 광원부는 상기 광원과 샘플 스테이지 사이의 광 경로 상에 위치하는 제1 렌즈를 더 포함하고, 상기 광검출부는 상기 샘플 스테이지와 광검출기 사이의 광 경로 상에 위치하는 제2 렌즈를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the light source unit further comprises a first lens located on the light path between the light source and the sample stage, the light detector is a second lens located on the light path between the sample stage and the photodetector It may further include.
일 실시예에서, 상기 샘플 스테이지는 수평 또는 수직으로 이동 가능하도록 더 구성되는 높이 측정 시스템.In one embodiment, the sample stage is further configured to be movable horizontally or vertically.
일 실시예에서, 상기 데이터 처리 장치는 광신호가 검출되는 경우 검출된 광신호에 기초하여 형성된 샘플의 형상과 광검출기의 광신호 수신 가능 범위인 스캔 영역을 비교하여 샘플의 형상이 스캔 영역을 초과하는지 결정하고, 샘플의 형상이 스캔 영역을 초과하는 것으로 결정된 경우, 샘플을 이동시켜 스캔되지 않은 초과 부분을 포함한 부분 이미지를 생성하며, 그리고 상기 부분 이미지를 조합하여 샘플의 단면 전체의 이미지를 획득하여 샘플의 높이를 산출하도록 더 구성될 수 있다. In one embodiment, when the optical signal is detected, the data processing apparatus compares the shape of the sample formed based on the detected optical signal with a scan area that is an optical signal reception range of the photodetector to determine whether the shape of the sample exceeds the scan area. And if the shape of the sample is determined to exceed the scan area, move the sample to produce a partial image including excess unscanned portions, and combine the partial images to obtain an image of the entire cross section of the sample It can be further configured to calculate the height of.
일 실시예에서, 상기 데이터 처리 장치는 샘플의 형상과 스캔 영역을 둘러싸는 프레임 간의 거리를 산출하여 상기 거리가 0인 경우 샘플의 형상이 스캔 영역을 초과하는 것으로 결정하도록 구성될 수 있다.In one embodiment, the data processing apparatus may be configured to calculate a distance between the shape of the sample and a frame surrounding the scan area to determine that the shape of the sample exceeds the scan area when the distance is zero.
일 실시예에서, 상기 데이터 처리 장치는 광원부에서 광이 조사되었는데 광검출기가 응답하지 않은 경우 샘플의 형상이 스캔 영역을 초과하는 것으로 결정하도록 더 구성될 수 있다.In one embodiment, the data processing apparatus may be further configured to determine that the shape of the sample exceeds the scan area when light is irradiated from the light source and the photodetector does not respond.
본 발명의 일 측면에 따른 높이 측정 시스템은, 광원의 광신호를 검출 가능한 영역(즉, 스캔 영역)에서 광경로에 평행한 샘플의 일 단면이 사영된 부분(즉, 사영 영역)을 제외한 영역(즉, 검출 영역)에서 검출된 광의 광신호에 기초하여 샘플의 높이를 측정한다. 여기서, 샘플이 광검출기로 향하는 광의 적어도 일부를 차단하도록 배치된다. 이로 인해, 광원과 CCD가 샘플의 윗면에 위치하여 측정을 수행하는 종래의 광 간섭 방식, 광 삼각 방식, 오토 포커싱 방식, 공초점 현미경(confocal microscopy) 등과 다르게 측면에서의 이미지를 획득할 수 있고, 높이 정보만을 신속하게 얻을 수 있다. According to an aspect of the present invention, a height measuring system includes an area except for a portion (ie, a projection area) in which a cross section of a sample parallel to the optical path is projected in an area (that is, a scan area) where an optical signal of a light source can be detected. That is, the height of the sample is measured based on the optical signal of light detected in the detection area. Here, the sample is arranged to block at least some of the light directed to the photodetector. As a result, the light source and the CCD are located on the upper surface of the sample, and thus, images may be acquired from the side surface, unlike conventional optical interference, optical triangulation, auto focusing, confocal microscopy, and the like. Only height information can be obtained quickly.
또한, 전체적인 샘플의 형상을 3D 렌더링하는 것과 같은 높이 측정에 비필수적인 동작이 없이, 매우 간단한 구성으로 샘플의 측면에서의 투과 방식을 사용한 측정에 의해 신속하게 높이 정보를 확인할 수 있다.In addition, the height information can be quickly confirmed by the measurement using the transmission method on the side of the sample with a very simple configuration, without the non-essential operation for the height measurement such as 3D rendering the overall sample shape.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
본 발명 또는 종래 기술의 실시예의 기술적 해결책을 보다 명확하게 설명하기 위해, 실시예에 대한 설명에서 필요한 도면이 아래에서 간단히 소개된다. 아래의 도면들은 본 명세서의 실시예를 설명하기 목적일 뿐 한정의 목적이 아니라는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 설명의 명료성을 위해 아래의 도면들에서 과장, 생략 등 다양한 변형이 적용된 일부 요소들이 도시될 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 높이 측정 시스템(1)의 개념적인 블록도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 샘플에 의한 사영 영역, 그리고 광검출기의 검출 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 높이 측정 동작을 수행하는 높이 측정 시스템의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 하나 이상의 사영 영역에 기초하여 샘플의 높이를 측정하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 높은 정확도를 갖는 샘플 높이를 측정하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 분할 스캔 동작을 설명하기 위한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS To describe the technical solutions in the embodiments of the present invention or in the prior art more clearly, the drawings required in the description of the embodiments are briefly introduced below. It is to be understood that the drawings below are for the purpose of describing the embodiments herein and are not intended to be limiting. In addition, some elements to which various modifications, such as exaggeration and omission, may be shown in the following drawings for clarity of explanation.
1 is a conceptual block diagram of a height measurement system 1, according to one embodiment of the invention.
2 is a view for explaining a projection area by a sample and a detection area of a photodetector according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B are views for explaining the structure of a height measuring system for performing a height measuring operation according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram for describing an operation of measuring a height of a sample based on one or more projected areas according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram for describing an operation of measuring a sample height having high accuracy according to an embodiment of the present invention.
6A to 6C are diagrams for describing a divided scan operation according to an embodiment of the present invention.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 기재된 특징, 영역, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 및/또는 성분을 구체화하는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 영역, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 및/또는 성분의 존재 또는 부가를 제외시키는 것이 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to embody the described features, regions, numbers, steps, actions, components, and / or components, and include one or more other features, regions, numbers, It is not intended to exclude the presence or addition of steps, actions, components, and / or components.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and shall not be construed in ideal or excessively formal sense unless clearly defined herein. .
본 명세서에서, 스캔 동작은 샘플을 향해 광신호를 조사하여 샘플(또는 샘플의 단면)에 연관된 정보(예컨대, 형상 등을 포함함)를 얻는 일련의 동작을 지칭한다.In this specification, a scan operation refers to a series of operations that irradiate an optical signal toward a sample to obtain information (eg, including a shape, etc.) related to the sample (or cross section of the sample).
이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 높이 측정 시스템(1)의 개념적인 블록도이다.1 is a conceptual block diagram of a height measurement system 1, according to one embodiment of the invention.
도 1을 참조하면, 상기 시스템(1)은 광원부(100), 샘플(300)이 배치된 샘플 스테이지(310), 광검출부(500), 및 제어부(710)와 영상 처리부(750)를 포함한 데이터 처리 장치(700)를 포함한다. 일 실시예에서, 시스템(1)은 패터닝광을 출력하는 패터닝부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.Referring to FIG. 1, the system 1 includes data including a
실시예들에 따른 높이 측정 시스템(1)은 전적으로 하드웨어이거나, 또는 부분적으로 하드웨어이고 부분적으로 소프트웨어인 측면을 가질 수 있다. 예컨대, 상기 시스템(1)에 포함된 구성요소는 특정 형식 및 내용의 데이터를 처리하거나 또는/또한 전자통신 방식으로 주고받기 위한 하드웨어 및 이에 관련된 소프트웨어를 통칭할 수 있다. 즉, 본 명세서에서 "부(unit)", "모듈(module)", "장치" 또는 "시스템" 등은 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 또는 소프트웨어 등 컴퓨터 관련 엔티티(entity)를 지칭한다. 예를 들어, 본 명세서에서 부, 모듈, 장치 또는 시스템 등은 실행중인 프로세스, 프로세서, 객체(object), 실행 파일(executable), 실행 스레드(thread of execution), 프로그램(program), 및/또는 컴퓨터(computer)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 컴퓨터에서 실행중인 애플리케이션(application) 및 컴퓨터의 양쪽이 모두 본 명세서의 부, 모듈, 장치 또는 시스템 등에 해당할 수 있다.The height measurement system 1 according to the embodiments may be entirely hardware or may have aspects that are partially hardware and partially software. For example, the components included in the system 1 may collectively refer to hardware and software related thereto for processing data in a specific format and content and / or for electronic communication. That is, as used herein, "unit", "module", "device" or "system" and the like refer to hardware, a combination of hardware and software, or a computer-related entity such as software. For example, parts, modules, devices, or systems herein refer to running processes, processors, objects, executables, threads of execution, programs, and / or computers. computer, but is not limited thereto. For example, both an application running on a computer and a computer may correspond to a part, module, device, system, or the like herein.
실시예들에 따른 높이 측정 시스템(1)를 구성하는 각각의 구성요소는 반드시 물리적으로 구분되는 별개의 구성요소를 지칭하는 것으로 의도되지 않는다. 즉, 도 1에서는 서로 구분되는 별개의 블록으로 도시되나, 실시예에 따라서는 광원부(100), 샘플 스테이지(310), 광검출부(500), 데이터 처리 장치(700) 중 일부 또는 전부가 동일한 하나의 장치(예컨대, 디스플레이 장치) 내에 집적화되거나, 또는 전기적으로 연결될 수 있다. Each component of the height measuring system 1 according to the embodiments is not intended to necessarily refer to a separate component that is physically distinct. That is, although illustrated in FIG. 1 as separate blocks separated from each other, according to an exemplary embodiment, some or all of the
또한, 각각의 부(710, 750)는 이들이 구현된 데이터 처리 장치(700)에서 수행하는 동작에 따라 장치를 기능적으로 구분한 것일 뿐, 반드시 서로 분리된 별개의 소자를 의미하는 것이 아니다.In addition, the
광원부(100)는 광을 조사하는 광원(110)을 포함한다. The
광원(110)은 백색광(white light) 또는 다수의 파장을 가지는 광이 혼합된 빛(polychromatic light)을 출력할 수 있다. 광원(110)은 예를 들어 고체 레이저, 광섬유 레이저, 할로겐 램프, LED 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The light source 110 may output white light or polychromatic light mixed with light having a plurality of wavelengths. The light source 110 may include, for example, a solid state laser, a fiber laser, a halogen lamp, an LED, and the like, but is not limited thereto.
상기 광원(110)의 광원 다양한 설정에 의해 광의 조사가 수행될 수 있다. 예를 들어, 데이터 처리 장치의 광 조사 명령을 수신하여 광을 조사하거나, 미리 정해진 설정 조건에 기초하여 광을 조사하거나, 광을 지속적으로 조사하는 것과 같은 다양한 방식에 의해 조사를 하도록 구성될 수 있다. Irradiation of light may be performed by various setting of light sources of the light source 110. For example, it may be configured to irradiate light by receiving a light irradiation command of the data processing apparatus, to irradiate light, to irradiate light based on a predetermined setting condition, or to irradiate light by various methods such as continuously irradiating light. .
일 실시예에서, 광원부(100)는 광원(110)에서 출력되는 광을 평행광으로 변환하는 대물 렌즈(130)를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the
일 실시예에서, 광원부(100)는 광원(110)에서 출력되는 광을 필터링하는 필터(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 상기 광원부(100)의 필터는 상기 광원(100)으로부터의 광이 샘플(300)로 진행하는 광경로 상에 위치하며, 출력광의 파장이 입력광의 파장 보다 낮도록 구성된다. 예를 들어, 상기 광원부(100)의 필터는 BPS(Band pass filter)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되진 않는다. 이와 같이, 높이 측정에 있어 파장 값이 더 낮은 광을 사용함으로써, 해상도(resolution)가 향상될 수 있다. In one embodiment, the
샘플 스테이지(310)는 샘플 스테이지(310)의 상부면에 샘플(300)을 배치하도록 구성된다. 이러한 샘플 스테이지(310)는 스터드 등의 금속제가 될 수 있다. 이때 샘플 스테이지(310)는 별도의 홀더(미도시)를 통하여 접지될 수 있다.The
샘플 스테이지(310)는 광원(110)과 광검출부(500) 사이에 샘플(300)이 배치되게 한다. 즉, 샘플 스테이지(310)의 샘플(300)은 광원(110)의 출력광이 샘플(300)의 주위를 지나치거나, 샘플(300)의 일 단면에 입사할 수 있는 위치에 배치된다. 샘플(300)의 일 단변에 입사하는 광은 샘플(300)의 재질에 따라 진행이 차단되거나, 또는 샘플(300)을 통과하여 광검출기(510)로 진행할 수 있다. 이와 같이 광검출부(500)에 도달하는 광은 광경로 상에 배치된 샘플(300)에 의한 영향을 받는다. 이에 대해서는 아래의 도 2를 참조하여 보다 상세하게 서술한다.The
광검출부(500)는 광원부(100)의 출력광을 수신하여 광신호를 검출하는 광검출기(510)를 포함한다. 일 실시예에서, 광검출기(510)는 샘플(300)의 일 단면의 전 영역을 촬영할 수 있는 CCD(Charge-Coupled Device)일 수 있다. 이 경우, 광검출기(510)는 광검출기(510) 내부로 전달된 광 신호를 광의 강도에 기초해 전기적 신호로 변환하고, 상기 전기적 신호는 다시 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꿔주는 변환 장치(예를 들어, ADC(analog-digital converter))를 통해 광신호를 검출할 수 있다. 또한, 샘플(300)의 일 측면에 대한 이미지를 생성할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 스캔 영역(A)을 프레임으로 갖고, 사영 영역(B)을 샘플(300)의 형상으로 갖는 이미지를 생성할 수 있다.The
광검출기(510)가 광을 수신 가능한 영역(샘플의 일 단면에 대한 스캔이 가능한 영역)은 광원부(100)에서 출발한 광이 샘플(300)을 지나쳐 광검출기(510)에 도달할 수 있거나, 샘플(300)을 불완전 통과하여 광검출기(510)에 도달할 수 있거나, 또는 샘플(300)에 의해 광검출기(510)로 직접 진행할 수 없는 경우 가상으로 연장되어 광검출기(510)에 도달하는 영역을 포함하며, 이는 본 명세서에서 스캔 영역으로 지칭된다. 즉, 스캔 영역 범위 내에서 광신호가 검출될 수 있다.In the region where the
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 샘플에 의한 사영 영역, 그리고 광검출기의 검출 영역을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a projection area by a sample and a detection area of a photodetector according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 샘플(300)을 포함한 전체 프레임이 광검출부(500)가 광신호를 검출 가능하여 샘플(300)을 스캔 가능한 범위인 스캔 영역(A)이다. Referring to FIG. 2, the entire frame including the
광검출기(510)는 샘플(300)을 지나친 출력광, 및 상기 샘플(300)을 불완전 통과한 출력광 중 하나 이상을 포함한 광을 수신할 수 있다. 광검출기(510)가 광원부(100)에서 출력된 출력광을 수신할 수 있는 영역인 스캔 영역(A)은 광검출기(510)로의 진행에 있어 샘플(300)에 의해 영향을 받은 광을 수신할 수 있는 영역(본 명세서에서 “사영 영역(projection area) (B)”으로 지칭됨), 그리고 샘플(300)에 의해 영향을 받지 않은 광을 수신할 수 있는 영역(본 명세서에서 “검출 영역(C)”으로 지칭됨)을 포함한다. 여기서, 샘플(300)에 의해 광의 진행에 미치는 영향은 샘플(300)에 의한 진행 차단, 또는 샘플(300)을 이루는 물질에 의해 샘플(300)을 불완전하게 통과하는 것 등을 포함한, 샘플(300)을 지나쳐 진행하는 광에 비교하여 샘플(300)에 연관된 원인으로 발생한 영향을 포함한다. The
일 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 샘플(300)이 광을 차단하는 불투명 물질로 이루어진 경우, 광원부(100)로부터 출력되어 샘플(300)의 일 단면으로 입사된 광은 진행이 차단된다. 이로 인해, 광 경로 후방에 위치한 광검출기(510)는 샘플(300)의 일 단면에 대응하는 사영 영역(B)에서 광을 수신할 수 없다. 반면, 광원부(100)로부터 출력되어 샘플(300)의 일 단면 이외의 영역으로 입사한 광(예를 들어, 샘플(300)을 지나친 광)은 샘플(300)에 의해 진행이 차단되지 않는다. 이러한 광은 광검출기(510)에서 수신될 수 있으며, 검출 영역(C)을 형성한다. In an embodiment, as shown in FIG. 2, when the
따라서, 샘플(300)이 광을 차단하는 불투명 물질로 이루어진 경우, 광검출기(510)는 스캔 영역(A) 중 사영 영역(projection area)(B)을 제외한 영역(C)에서 광을 수신할 수 있다.Therefore, when the
일 실시예에서, 샘플(300)이 광의 진행을 일부 방해하는 반투명 물질로 이루어진 경우, 광검출기(510)는 샘플(300)을 불완전 통과한 광을 수신할 수 있다. 즉, 광검출기(510)는 사영 영역(B)에서도 광을 수신할 수 있다. 다만 상기 실시예에서, 도 2의 사영 영역(B)에서 수신된 광의 세기는 샘플(300)을 통과하지 않고 광검출기(510)에 도달한 광의 세기 보다 낮다. In one embodiment, when the
따라서, 반투명 재질로 이루어진 샘플(300)에 대하여 높이 측정이 수행되는 경우, 샘플(300)을 지나친 광 및 샘플(300)을 불완전 통과한 광은 광검출기(510)에 의해 수신될 수 있다. 결국, 광검출기(510)는 스캔 영역(A) 전체 범위에서 광을 수신할 수 있다. Therefore, when height measurement is performed on the
이와 같이 광검출기(510)에서 수신되는 광신호의 세기는 샘플의 단면 형상에 대응하게 되고, 스캔 영역(A)에 대한 이미지를 생성할 경우 스캔 영역(A)을 프레임으로 하고, 사영 영역(B)을 샘플의 형상을 갖는 이미지가 생성될 수 있다.As such, the intensity of the optical signal received by the
일 실시예에서, 광검출부(500)는 광검출기(510)에 결합된 연결부(530)를 더 포함할 수 있다. 상기 연결부(530)는 광검출기(510)의 일 단면에 대하여 상기 샘플(300)에 의한 사영 영역의 높이가 변하도록 구성된다. 일 예에서, 연결부(530)는, 모터에 의해 회전 가능하도록 구성될 수 있다. 다른 일 예에서, 연결부(530)는 제어부(710)에 의해 제어되어 회전 운동을 야기하는 구성요소에 의해 회전 가능하도록 구성될 수 있다. 상기 연결부(530)에 의해 광검출기(510)의 회전각이 변화한다. In one embodiment, the
일 실시예에서, 광검출부(500)는 광검출기(510)가 광을 보다 잘 수신하도록, 평행하게 진행하는 광을 집광하는 집광 렌즈(550)를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the
데이터 처리 장치(700)는 제어부(710)와 영상 처리부(750)를 포함한다. The
제어부(710)는 시스템(1)의 전반적인 동작을 제어하며, 예를 들어 샘플 스테이지(310)의 동작, 및/또는 연결부(530)의 회전 동작(즉, 광검출기(510)의 회전각)을 제어할 수 있다. The
여기서, 회전각은 샘플(300)과 광검출기(510)를 가상으로 연결한 일 축으로부터 광검출기(510)에서 광을 수신하는 현재 영역의 단면 사이의 각도를 나타낸다. 회전각이 0도 인 경우, 광검출기(510)에서 광을 수신하는 현재 영역의 단면은 상기 가상의 일 축으로부터 수직인 관계를 나타낸다. 부호(+, -)는 광검출기(510)의 회전 방향을 나타내는 부호로서, 샘플(300)을 향하는 방향, 샘플(300)로부터 멀어지는 방향으로 회전하는지 여부를 나타낸다. 상기 부호는 다양하게 설정될 수 있다. 일 예에서는 광이 진행하는 방향이 -, 다른 일 예에서는 광이 진행하는 방향이 +로 설정될 수도 있다. Here, the rotation angle represents the angle between the cross section of the current region that receives the light from the
영상 처리부(750)는 데이터를 획득하여 다양한 결과를 산출할 수 있다. 일 실시예에서, 영상 처리부(750)는 광검출기(510)에 의해 검출된 광신호에 기초하여 사영 영역을 산출할 수 있다. 예를 들어, 영상 처리부(750)는 광검출기(510)에 의해 검출된 광신호의 유무, 세기 등 광신호의 특성에 기초하여 상기 샘플(300)의 일 단면에 연관된 사영 영역(B) 및/또는 검출 영역(C)을 검출할 수 있다. The
일부 실시예에서, 영상 처리부(750)는 CCD(510)에서 생성된 이미지를 획득하여 이미지에 연관된 다양한 동작을 수행할 수 있다. 다른 일부 실시예에서, 영상 처리부(750)는 검출된 사영 영역(B) 및/또는 검출영역(C)에 기초하여 샘플(300)의 측면에 대한 이미지를 생성할 수 있다. 나아가, 샘플(300)의 측면에 대한 이미지에 기초하여 샘플(300)의 높이를 산출할 수 있어, 샘플(300)의 높이를 측정할 수 있다.In some embodiments, the
일 실시예에서, 영상 처리부(750)는 샘플(300)이 완전 불투명 물질로 이루어진 경우 검출된 광신호의 유무에 기초하여 사영 영역을 산출할 수 있다. 다른 일 실시예에서, 영상 처리부(750)는 샘플(300)이 불투명 재질로 이루어진 경우에도 사영 영역을 산출할 수 있다. 샘플(300)을 통과하지 않고 광검출기(510)에 도달한 광의 세기가 샘플(300)을 불완전 통과하여 광검출기(510)에 도달한 광의 세기 보다 더 세다. 결국, 사영 영역은 광검출기에 의해 수신된 광의 세기에 기초하여 얻어질 수 있다. In one embodiment, the
도 3a 및 도 3b는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 높이 측정 동작이 수행되는 높이 측정 시스템의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 3a는 높이 측정 동작 당시의 시스템 평면도이고, 도 3b는 높이 측정 동작 당시의 시스템 측면도이다. 이하, 설명의 명료성을 위해 광을 차단하는 불투명 물질로 이루어진 샘플(300)을 사용하여 높이 측정 동작을 상세히 서술한다. 3A and 3B are diagrams for describing a structure of a height measuring system in which a height measuring operation is performed, according to an embodiment of the present invention. 3A is a plan view of the system at the time of the height measurement operation, and FIG. 3B is a side view of the system at the time of the height measurement operation. Hereinafter, the height measurement operation will be described in detail using a
도 3a 및 3b를 참조하면, 시스템(1)의 광원부(100), 광검출기(510)가 평행하게 위치한다. 샘플 스테이지(310)는 샘플(300)이 광원부(100)에서 출력된 광의 일부 또는 전부를, 예를 들어 차단하는 지점에 위치되도록 한다. 일 예에서, 상기 샘플 스테이지(310)는 렌즈(130)에 의해 굴절된 평행광의 광 경로에 평행하게 위치할 수 있다. 3A and 3B, the
이러한 위치 구조로 인해, 샘플(300)의 크기가 작은 경우 (예컨대, 렌즈(130)에 의해 굴절되는 광 경로 범위 보다 작은 경우) 상기 시스템(1)에서 출력광이 샘플(300)의 단면 전체에 대하여 입사할 수 있다. 즉, 샘플(300)의 단면 전체가 한번에 스캔될 수 있다. Due to this position structure, when the
진행하는 광 중에서 샘플(300)의 일 단면에 입사하는 광은 진행이 차단된다. 반면, 샘플(300)을 지나치는 광은 계속 진행하여 광검출기(510)에 의해 수신된다. The light incident on one end surface of the
일 실시예에서, 광원부(100)의 출력광이 샘플(300)의 일 단면에 수직으로 진행하는 경우(즉, 광검출기(510)의 회전각이 0° 인 경우), 광검출기(510)의 수신 영역에서는 샘플(300)의 일 단면에 실질적으로 동일한 사영 영역이 형성된다. 영상 처리부(750)는 광검출기(510)에 의해 검출된 광신호에 기초하여 도 2의 사영 영역을 산출한다. 도 2에 도시된 바와 같이 샘플(300)의 크기가 스캔 영역 범위 보다 작은 경우, 사영 영역은 샘플(300)의 단면과 동일한 형태, 크기, 면적 등을 가진다. 영상 처리부(750)는 사영 영역의 높이를 샘플(300)의 높이로 산출한다. 따라서, 상기 시스템(2)은 상기 사영 영역의 높이 산출하면 상기 샘플의 높이를 알 수 있고, 결국 상기 샘플의 높이를 측정할 수 있다.In one embodiment, when the output light of the
일 실시예에서, 영상 처리부(750)는 샘플(300)이 없는 상태의 샘플 스테이지(310)의 위치를 샘플 높이 측정의 기준으로 설정할 수 있다. In one embodiment, the
일부 실시예에서, 샘플 스테이지(310)가 도 3b에 도시된 바와 같이 광이 조사되지 않으면서 샘플(300)의 일 단면 전체에 광이 조사되는 경우, 영상 처리부(750)는 샘플(300)의 사영 영역의 밑면을 상기 높이 측정의 기준으로 결정하고, 상기 높이 측정의 기준에 기초하여 샘플(300)의 높이를 측정한다. In some embodiments, when the
다른 일부 실시예에서, 영상 처리부(750)는 샘플(300)의 일 단면 및 샘플 스테이지(310)의 일 단면에 의해 형성된 사영 영역을 산출할 수 있다. 이 경우, 영상 처리부(750)는 샘플 스테이지(310)에 대응하는 미리 저장된 샘플 스테이지 사영 영역을 필터링하여 샘플(300)에 대한 사영 영역을 산출할 수도 있다. In another exemplary embodiment, the
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 하나 이상의 사영 영역에 기초하여 샘플의 높이를 측정하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for describing an operation of measuring a height of a sample based on one or more projected areas according to an embodiment of the present invention.
샘플(300)의 일 단면에 대한 사영 영역은 광검출기(510)의 회전 각에 따라 상이해질 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 광검출기(510)의 회전각이 0°인 경우에서의 사영 영역이 샘플(300)의 높이 측정에 실제 사용되는 높이 단면에 대응한다. 반면, 광검출기(510)의 회전각 크기가 점점 커질수록 실제 사용되는 높이 단면과 대응하지 않는 정도가 증가한다. The projection area for one cross section of the
일 실시예에서, 상기 시스템(1)은 회전각이 0°가 되도록 연결부(530)를 제어할 수 있다. 이 경우, 시스템(1)은 산출된 사영 영역의 높이를 샘플(300)의 높이로 결정한다. In one embodiment, the system 1 may control the
다른 일 실시예에서, 상기 시스템(1)은 회전각을 제어하여 하나 이상의 사영 영역의 높이를 산출할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 사영 영역의 높이(또는 크기, 단면적 등)가 증가할수록 회전각의 크기는 감소한다. 결국, 사영 영역의 높이 등이 가장 큰 경우, 회전각이 0°인 경우를 나타낸다. In another embodiment, the system 1 may control the angle of rotation to calculate the height of one or more projection areas. As shown in FIG. 4, as the height (or size, cross-sectional area, etc.) of the projection area increases, the size of the rotation angle decreases. As a result, when the height and the like of the projection area are the largest, the rotation angle is 0 °.
따라서, 영상 처리부(750)는 연결부(530)의 회전에 의해 하나 이상의 사영 영역이 산출되는 경우, 최대 값을 샘플(300)의 높이로 결정한다.Therefore, when one or more projected areas are calculated by the rotation of the
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 높은 정확도를 갖는 샘플 높이를 측정하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for describing an operation of measuring a sample height having high accuracy according to an embodiment of the present invention.
추가적으로, 상기 시스템(1)은 보다 정확한 높이 측정을 위해 무아레 효과를 이용할 수도 있다. In addition, the system 1 may use the moire effect for more accurate height measurements.
관찰 대상이 도 5에 도시된 바와 같이 일반적인 현미경의 분해능보다 작은 패턴(P)으로 이루어져 있는 경우, 분해능의 한계로 인해 관찰 대상인 샘플(300)에 대한 광학 이미지를 정확하게 생성하기 어렵다. 그러나, 특정 패턴(Q)에 대한 정보를 사전에 알고 있으면, 샘플(300)에 대한 광학 이미지를 보다 정확하게 생성할 수 있다.When the observation target is composed of a pattern P smaller than the resolution of a general microscope as shown in FIG. 5, it is difficult to accurately generate an optical image of the
도 5을 참조하면, 샘플(300)의 패턴(P)과 이미 패턴을 알고 있는 기 설정된 패턴(Q)을 중첩시키면, 간섭 패턴(무아레 패턴(moire pattern))(R)이 발생한다. 이러한 간섭 패턴(R)에 대한 정보(예컨대, 강화된 측정 이미지)를 획득하면, 이미 알고 있는 특정 패턴의 정보를 사용하여 샘플(300)에 대한 정보를 역으로 산출할 수 있다. Referring to FIG. 5, when the pattern P of the
일 실시예에서, 상기 시스템(1)은 미리 설정된 패턴으로 광을 패터닝하도록 구성되는 패터닝부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 패터닝부는 상기 광원(110)로부터의 광이 샘플(300)로 진행하는 광경로 상에 위치함으로써, 샘플(300)의 일 단면을 향해 진행하는 광이 그리드 패턴으로 변조될 수 있다. In one embodiment, the system 1 may further comprise a patterning unit (not shown) configured to pattern light in a predetermined pattern. The patterning unit may be positioned on an optical path through which light from the light source 110 travels to the
일 실시예에서, 패터닝부는 투과형 광변조기, 또는 반사형 광변조기를 포함할 수 있다. 상기 투과형 광변조기는 광을 투과하는 원리가 적용되는 변조기로서, 전기적 신호를 이용하여 다양한 그리드 패턴을 생성하고, 광을 변조할 수 있다. 상기 반사형 광변조기는 광원(110)로부터 전달된 광에 반사 원리를 적용하여 그리드 패턴을 형성시키는 광변조기로서, 전기적 신호를 이용하여 그리드 패턴을 변조할 수 있다.In one embodiment, the patterning portion may include a transmissive light modulator or a reflective light modulator. The transmissive optical modulator is a modulator to which light is transmitted, and generates various grid patterns and modulates light using electrical signals. The reflective optical modulator is an optical modulator that applies a reflection principle to light transmitted from the light source 110 to form a grid pattern, and may modulate the grid pattern using an electrical signal.
투과형 광변조기는 예를 들어, 액정을 활용하여 파면의 진폭 또는 위상을 변조시킬 수 있는 LCSLM(Liquid Crystal Spatial Light Modulator)을 포함할 수 있다. 반사형 광변조기는 액정 혹은 작은 거울을 반도체 위에 부착해 제어하는 광변조기로서, 예를 들어 LCos(Liquid Crystal on Silicon), DMD(Digital Mircromirror Device) 등을 포함할 수 있다. LCoS 패널은 액정 표시(LCD, liquid crystal display) 패널을 사용하면서 DLP(Digital Light Processing)형의 반사 칩을 이용한 방식이다. DMD 패널은 실리콘 웨이퍼 상에 미세한 거울을 일정한 간격으로 심어 이 거울을 통해 빛이 반사되는 것을 제어해 영상을 표현하는 장치이다.The transmissive optical modulator may include, for example, a Liquid Crystal Spatial Light Modulator (LCSLM) capable of modulating the amplitude or phase of a wavefront by utilizing a liquid crystal. The reflective optical modulator is an optical modulator for attaching and controlling a liquid crystal or a small mirror onto a semiconductor, and may include, for example, a liquid crystal on silicon (LCos), a digital mircromirror device (DMD), or the like. The LCoS panel uses a liquid crystal display (LCD) panel and a reflective chip of DLP (Digital Light Processing) type. The DMD panel is a device that displays images by planting fine mirrors on silicon wafers at regular intervals and controlling the reflection of light through the mirrors.
추가적으로, 패터닝부는 패터닝된 광이 샘플(300)로 진행하게 하는 추가적인 구성요소(예컨대, PBS(Polarzaing Beam Spliter), 렌즈 등)를 더 포함할 수 있다In addition, the patterning unit may further include additional components (eg, a polarizing beam splitter (PBS), a lens, etc.) for causing the patterned light to travel to the
일 실시예에서, 패터닝부에 의해 그리드 패턴 변조된 광을 사용한 경우, 광검출부(510)에 의해 검출된 광 신호에 기초하여 생성된 이미지는 도 5에 도시된 바와 같이 그리드 패턴으로 이루어진다. 영상 처리부(750)는 이미 알고 있는 그리드 패턴에 대한 정보를 사용해 샘플(300)에 대한 광학 이미지(즉, 샘플(300)의 일 측면에 대한 광학 이미지)를 생성하고, 샘플(300)의 높이를 측정할 수 있다.In one embodiment, when the grid pattern modulated light is used by the patterning unit, the image generated based on the optical signal detected by the
도 6a 내지 도 6c는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 분할 스캔 동작을 설명하기 위한 도면이다. 6A to 6C are diagrams for describing a divided scan operation according to an embodiment of the present invention.
추가적으로, 샘플(300)의 크기가 커서 스캔 영역을 초과하는 부분이 있는 경우 (예컨대, 렌즈(130)에 의해 굴절되는 광 경로 범위 보다 큰 경우) 샘플(300)의 전체 단면을 한번에 스캔하여 실제 높이를 측정할 수 없다. 따라서, 높이 측정 시스템(1)은 광검출기(510)의 응답에 따라 샘플(300)의 크기가 스캔 영역 보다 큰지를 확인하고, 확인 결과에 기초하여 샘플(300)의 전체 단면을 각각 나누어 스캔하여 부분적인 정보를 얻고, 상기 부분적인 정보를 조합하여 샘플(300) 전체에 대한 정보를 얻어 높이를 산출하는 분할 스캔 동작을 더 수행할 수 있다. In addition, if the size of the
일 실시예에서, 영상 처리부(750)는 광검출기(510)의 광 수신 가능 범위인 스캔 영역에서 검출된 광신호를 분석하여 분할 스캔 여부를 결정하고, 분할 스캔 동작을 수행할 수 있다. In one embodiment, the
샘플(300)은 분할 스캔을 위해 분할 스캔 이전의 광 경로 상에서 상대적으로 이동할 수 있다. 일 실시예에서, 샘플 스테이지(310)는 분할 스캔 동작을 위해 수평 및/또는 수직으로 이동하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 샘플 스테이지(310)는 선형 스테이지일 수 있다. 다른 일 실시예에서, 광원부(100) 및 광검출기(510)가 수평 및/또는 수직으로 이동하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 광원부(100) 및 광 검출기(510)의 이동은 서로 대응된다. The
높이 측정 시스템(1)은 광검출기(510)가 광신호를 수신하더라도, 샘플(300) 단면의 일부가 스캔 영역을 초과하는 것으로 확인된 경우, 분할 스캔 동작이 더 수행할 수 있다. The height measurement system 1 may further perform a split scan operation when it is determined that a part of the cross section of the
영상 처리부(750)는 검출된 광신호에 기초하여 형성된 샘플의 형상에 대한 정보(예컨대, 스캔 영역을 프레임으로 갖는 샘플(300)의 형상을 포함한 이미지)를 생성하거나, 또는 수신한 후, 이미지 내 샘플의 형상에서 스캔 영역의 프레임까지의 거리를 산출하여, 샘플의 형상이 스캔 영역을 초과하는지 확인한다. The
샘플의 형상과 스캔 영역의 각 프레임까지의 거리가 0인 경우, 영상 처리부(750)는 샘플(300)의 일부가 스캔 영역을 초과한 것으로 결정한다. 이 때, 거리가 0인 프레임에 의해 샘플(300)의 이동 방향이 결정된다. 또한, 해당 프레임 상의 샘플의 크기 정보(예컨대, 수평 프레임 상의 샘플의 가로 길이, 수직 프레임 상의 샘플의 세로 길이)를 얻을 수 있다. When the shape of the sample and the distance to each frame of the scan area are 0, the
도 6a를 참조하면, 스캔 영역(A1)에 대한 이미지가 생성될 경우, 영상 처리부(750)가 샘플(300)의 형상과 프레임 간의 거리를 산출하여 초과 여부를 확인한 결과, 상단, 하단, 우측, 좌측 프레임에서 샘플(300)의 형상까지의 거리가 0으로 산출되는 부분이 있어, 초과 부분이 있다고 결정할 수 있다. 또한, 우측에서 초과 높이는 프레임 높이 전체, 하단에서 초과 길이는 프레임 길이의 4/5와 같이 구체적인 초과 정보(즉, 가로 길이 및/또는 세로 길이)가 산출될 수 있다.Referring to FIG. 6A, when an image of the scan area A1 is generated, the
이어서, 높이 측정 시스템(1)은 스캔되지 않은 초과 부분을 포함한 이미지를 생성할 수 있도록 샘플(300)을 이동시키고, 샘플(300) 전체에 대한 이미지를 생성하여 샘플(300) 전체에 대한 높이를 산출할 수 있다. 여기서, 스캔되지 않은 초과 부분을 포함한 이미지는 초과 부분만을 포함한 이미지, 또는 초과 부분 및 기 스캔된 부분의 일부를 포함한 이미지를 포함한다.Subsequently, the height measurement system 1 moves the
예를 들어, 상기 샘플(300) 전체에 대한 이미지를 생성하기 위해, 높이 측정 시스템(1)은 샘플(300)의 전체적인 크기를 대략적으로 산출하는 예비 스캔 동작 이후에, 대략적인 크기에 기초하여 샘플(300)의 전체 이미지를 정확히 생성할 수 있는 분할 스캔 순서를 계산한다. 도 6c를 참조하면, 샘플(300)의 전체 크기를 대략적으로 산출한 이후, 샘플(300)의 단면 전체를 스캔하는데 4분할로 가능하다고 계산할 수 있다. 이어서, 상기 분할 스캔 순서에 따라 각 스캔 영역에 포함된 샘플(300)의 부분 이미지(A2-A5)를 각각 생성하고, 각 스캔 영역에 대한 샘플(300)의 부분 이미지를 조합하여 샘플(300) 전체 이미지를 생성함으로써, 샘플(300) 전체 단면의 높이를 산출할 수 있다. For example, to generate an image of the entirety of the
그러나, 전술한 분할 스캔 과정 및 순서는 예시적인 것으로서, 이에 제한되지 않으며 분할 스캔 과정 및 순서는 샘플(300) 전체에 대한 이미지를 생성하는 범위 내에서 다양한 방식으로 설정되고 수행될 수 있다.However, the above-described divided scan process and order are exemplary, and the present disclosure is not limited thereto, and the divided scan process and order may be set and performed in various ways within a range for generating an image of the
추가적으로, 도 6c에 도시된 바와 같이, 샘플(300)의 크기가 매우 커서 CCD(510)에 광신호가 수신되지 않아 CCD(510)가 응답하지 않은 경우에도 분할 스캔 동작이 수행될 수 있다. 이 경우 높이 측정 시스템(1)은 광원부(100)에서 광이 조사되었는데 광검출기(510)가 응답하지 않은 경우와 광원부(100)에서 광이 조사되지 않아 광검출기(510)가 응답할 수 없는 경우를 결정하는 동작을 더 수행할 수 있다. 높이 측정 시스템(1)이 광원부(100)에서 광이 조사되었는데 광검출기(510)가 응답하지 않은 경우로 결정하는 경우는, 예를 들어, 광원부(100)에 광을 조사하는 명령을 전송한 이후에 광검출기(510)가 응답하지 않은 경우, 광원부(100)가 광을 조사하기로 예정된 시간이 지난 이후에 광검출기(510)가 응답하지 않은 경우 등을 포함하나, 이에 제한되진 않는다.In addition, as illustrated in FIG. 6C, the division scan operation may be performed even when the
높이 측정 시스템(1)은 광이 조사되었는데도 광검출기(510)가 응답하지 않은 경우로 결정된 경우 제어부(710)는 샘플(300)을 수평 및/또는 수직으로 이동시키면서, 분할 스캔 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 샘플(300)의 전체 크기를 대략적으로 산출하는 예비 스캔 동작 이후 분할 스캔 동작을 수행할 수 있다.If the height measuring system 1 determines that the
이러한 분할 스캔 동작에 의해, 샘플(300)의 크기가 상당히 큰 경우에도 (예컨대, 렌즈(130)에 의해 굴절되는 광 경로 범위 보다 큰 경우) 샘플(300) 전체에 대한 높이를 측정할 수 있다.This split scan operation enables the height of the
상기 시스템(1)이 본 명세서에 서술되지 않은 다른 구성요소를 포함할 수도 있다는 것이 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 상기 시스템(1)은, 네트워크 인터페이스 및 프로토콜, 데이터 엔트리를 위한 입력 장치, 및 디스플레이, 인쇄 또는 다른 데이터 표시를 위한 출력 장치를 포함하는, 본 명세서에 서술된 동작에 필요한 다른 하드웨어 요소를 포함할 수도 있다.It will be apparent to those skilled in the art that the system 1 may include other components not described herein. For example, the system 1 may include network interfaces and protocols, input devices for data entry, and other hardware elements required for the operations described herein, including output devices for display, printing, or other data display. It may also include.
이상에서 설명한 실시예들에 따른 높이 측정 시스템(1)에 의한 동작은, 적어도 부분적으로 컴퓨터 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 컴퓨터는 하나 이상의 대체적이고 특별한 목적의 프로세서, 메모리, 저장공간, 및 네트워킹 구성요소(무선 또는 유선 중 어느 하나)를 가지는 장치일 수도 있다.The operation by the height measuring system 1 according to the embodiments described above may be recorded at least in part on a computer-readable recording medium embodied as a computer program. Here, the computer may be a device having one or more alternative and special purpose processors, memory, storage, and networking components (either wireless or wired).
또한, 본 실시예를 구현하기 위한 컴퓨터 프로그램은 상술한 컴퓨터에서 실행될 수 있는 기능적인 프로그램, 명령어, 및 코드들의 형태로 구성되며, 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 명령어, 및 코드는 본 실시예가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 용이하게 이해될 수 있을 것이다.In addition, the computer program for implementing the present embodiment is configured in the form of functional programs, instructions, and codes that can be executed in the above-described computer, the functional program, instructions, and code for implementing the present embodiment It will be readily understood by those skilled in the art to which the embodiments belong.
실시예들에 따른 높이 측정 시스템(1)에 의한 동작을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등을 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다.A computer readable recording medium having recorded thereon a program for implementing the operation by the height measuring system 1 according to the embodiments includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.Although the present invention described above has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and variations may be made therefrom. However, such modifications should be considered to be within the technical protection scope of the present invention. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
Claims (15)
샘플이 배치된 샘플 스테이지;
상기 광을 수신하여 광신호를 검출하는 광검출기를 포함한 광검출부;
상기 광원으로부터의 광이 샘플로 진행하는 광경로 상에 위치하는 패터닝부 - 상기 패터닝부는 미리 설정된 패턴으로 광을 패터닝하도록 구성됨; 및
검출된 광신호에 기초하여 상기 샘플에 대한 사영 영역을 산출하고, 상기 사영 영역의 높이를 샘플의 높이로 결정하는 데이터 처리 장치를 포함하되,
상기 광검출기에 의해 수신되는 광은 상기 샘플의 주위를 지나친 광, 또는 상기 샘플을 불완전 통과한 광을 포함하는 것을 특징으로 하는 높이 측정 시스템.A light source unit including a light source for irradiating light;
A sample stage on which a sample is placed;
A photodetector including a photodetector configured to receive the light and detect an optical signal;
A patterning portion located on an optical path through which light from the light source proceeds to a sample, wherein the patterning portion is configured to pattern the light in a predetermined pattern; And
A data processing apparatus for calculating a projection area for the sample based on the detected optical signal and determining the height of the projection area as the height of the sample,
And the light received by the photodetector comprises light that has passed around the sample, or light that has passed through the sample incompletely.
상기 광검출기의 일 단면에 대하여 상기 샘플에 의한 사영 영역의 높이가 변하도록 구성되는 연결부를 더 포함하는 높이 측정 시스템.The method of claim 1, wherein the photodetector,
And a connecting portion configured to vary a height of the projection area by the sample with respect to one cross section of the photodetector.
상기 데이터 처리 장치는 하나 이상의 사영 영역의 높이를 산출한 경우, 최대 값을 샘플의 높이로 결정하도록 더 구성되는 높이 측정 시스템.The method of claim 2,
And the data processing device is further configured to determine the maximum value as the height of the sample when the height of at least one projective area is calculated.
상기 샘플 스테이지는 상기 광원과 광검출기 사이의 광 경로에 평행하게 위치하는 것을 특징으로 하는 높이 측정 시스템.The method of claim 1,
And the sample stage is located parallel to the optical path between the light source and the photodetector.
상기 샘플 스테이지의 위치를 샘플 높이 측정의 기준으로 설정하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 높이 측정 시스템.The data processing apparatus of claim 1, wherein the data processing apparatus comprises:
And set the position of the sample stage as a reference for sample height measurement.
샘플이 배치된 샘플 스테이지;
상기 광을 수신하여 광신호를 검출하는 광검출부; 및
검출된 광신호에 기초하여 상기 샘플에 대한 사영 영역을 산출하고, 상기 사영 영역의 높이를 샘플의 높이로 결정하는 데이터 처리 장치를 포함하되,
상기 데이터 처리 장치는,
상기 샘플 스테이지의 위치를 샘플 높이 측정의 기준으로 설정하고,
미리 저장된 참조 테이블에 기초하여 측정된 샘플의 높이를 보정하도록 더 구성되며,
상기 광검출부에 의해 수신되는 광은 상기 샘플의 주위를 지나친 광, 또는 상기 샘플을 불완전 통과한 광을 포함하고,
상기 참조 테이블은 높이 정보가 미리 알려진 참조 샘플에 대한 측정 결과를 포함한 것을 특징으로 하는 높이 측정 시스템.A light source unit including a light source for irradiating light;
A sample stage on which a sample is placed;
A light detector for detecting the light signal by receiving the light; And
A data processing apparatus for calculating a projection area for the sample based on the detected optical signal and determining the height of the projection area as the height of the sample,
The data processing device,
Set the position of the sample stage as a reference for sample height measurement,
Further configured to correct the height of the measured sample based on a pre-stored reference table,
The light received by the photodetector includes light passing around the sample, or light incompletely passing through the sample,
And the reference table includes measurement results for reference samples whose height information is known in advance.
상기 미리 설정된 패턴과 검출된 광신호에 기초하여 샘플의 높이를 측정하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 높이 측정 시스템.The data processing apparatus of claim 1, wherein the data processing apparatus comprises:
And measure the height of the sample based on the preset pattern and the detected optical signal.
상기 검출된 광신호의 세기에 기초하여 사영 영역을 산출하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 높이 측정 시스템.The data processing apparatus of claim 1, wherein the data processing apparatus comprises:
And calculate a projection area based on the detected intensity of the optical signal.
상기 상기 광원으로부터의 광이 샘플로 진행하는 광경로 상에 위치하는 필터를 더 포함하되,
상기 필터는 출력광의 파장이 입력광의 파장 보다 낮도록 구성되는 것을 특징으로 하는 높이 측정 시스템.The method of claim 1, wherein the light source unit,
Further comprising a filter located on the optical path that the light from the light source proceeds to the sample,
And the filter is configured such that the wavelength of the output light is lower than the wavelength of the input light.
상기 광원부는 상기 광원과 샘플 스테이지 사이의 광 경로 상에 위치하는 제1 렌즈를 더 포함하고,
상기 광검출부는 상기 샘플 스테이지와 광검출기 사이의 광 경로 상에 위치하는 제2 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 높이 측정 시스템.The method of claim 1,
The light source unit further includes a first lens positioned on an optical path between the light source and the sample stage,
And the photodetector further comprises a second lens positioned on an optical path between the sample stage and the photodetector.
상기 샘플 스테이지는 수평 또는 수직으로 이동 가능하도록 더 구성되는 높이 측정 시스템.The method of claim 1,
And the sample stage is further configured to be movable horizontally or vertically.
광신호가 검출되는 경우 검출된 광신호에 기초하여 형성된 샘플의 형상과 광검출기의 광신호 수신 가능 범위인 스캔 영역을 비교하여 샘플의 형상이 스캔 영역을 초과하는지 결정하고,
샘플의 형상이 스캔 영역을 초과하는 것으로 결정된 경우, 샘플을 이동시켜 스캔되지 않은 초과 부분을 포함한 부분 이미지를 생성하며, 그리고
상기 부분 이미지를 조합하여 샘플의 단면 전체의 이미지를 획득하여 샘플의 높이를 산출하도록 더 구성되는 높이 측정 시스템.The data processing apparatus of claim 12, wherein the data processing apparatus comprises:
When the optical signal is detected, by comparing the shape of the sample formed on the basis of the detected optical signal and the scan area of the optical signal receiving range of the photodetector to determine whether the shape of the sample exceeds the scan area,
If it is determined that the shape of the sample exceeds the scan area, the sample is moved to produce a partial image including excess unscanned portions, and
And combining the partial images to obtain an image of the entire cross section of the sample to calculate the height of the sample.
상기 데이터 처리 장치는,
샘플의 형상과 스캔 영역을 둘러싸는 프레임 간의 거리를 산출하여 상기 거리가 0인 경우 샘플의 형상이 스캔 영역을 초과하는 것으로 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 높이 측정 시스템.The method of claim 13,
The data processing device,
And calculate a distance between the shape of the sample and the frame surrounding the scan area to determine that the shape of the sample exceeds the scan area when the distance is zero.
상기 데이터 처리 장치는,
광원부에서 광이 조사되었는데 광검출기가 응답하지 않은 경우 샘플의 형상이 스캔 영역을 초과하는 것으로 결정하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 높이 측정 시스템.The method of claim 13,
The data processing device,
And further determine to determine that the shape of the sample exceeds the scan area when light is irradiated from the light source and the photodetector is unresponsive.
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GRNT | Written decision to grant |