KR102194642B1 - A method to judge process defects using reconsructed hologram - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 광학 거울로부터 반사된 기준광과 측정 대상 물체에 영향을 받는 물체광의 간섭에 의해서 생성된 물체 홀로그램의 강도(Intensity) 정보를 포함하는 이미지로부터 상기 측정 대상 물체의 3차원 형상 정보를 생성하는 방법은, 상기 이미지에 포함된 적어도 하나의 주파수 성분들을 확인하는 단계; 상기 적어도 하나의 주파수 성분들 중 실상(Real Image)에 대응되는 실상 성분들을 추출하는 단계; 상기 실상 성분들에 기초하여 상기 기준광과 켤레(Conjugate) 관계에 있는 보정광 및 상기 측정 대상 물체의 실상 정보를 포함하는 실상 홀로그램을 생성하는 단계; 상기 보정광에 기초하여, 상기 실상 홀로그램에서 상기 기준광의 정보가 제거된 중간 홀로그램을 생성하는 단계; 상기 중간 홀로그램으로부터 곡률 수차 보정정보를 생성하는 단계; 상기 곡률 수차 보정정보에 기초하여, 상기 중간 홀로그램에서 곡률 수차에 의한 오차가 제거된 보정 홀로그램을 생성하는 단계; 및 상기 보정 홀로그램으로부터 상기 측정 대상 물체의 상기 3차원 형상 정보를 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.The three-dimensional shape of the object to be measured from an image including intensity information of the object hologram generated by interference between the reference light reflected from the optical mirror and the object light affected by the object to be measured according to an embodiment of the present invention. A method of generating information includes: identifying at least one frequency component included in the image; Extracting real image components corresponding to a real image from among the at least one frequency component; Generating a real hologram including real image information of the object to be measured and correction light having a conjugate relationship with the reference light based on the real image components; Generating an intermediate hologram from which information of the reference light is removed from the real hologram based on the correction light; Generating curvature aberration correction information from the intermediate hologram; Generating a correction hologram from which an error due to curvature aberration is removed from the intermediate hologram based on the curvature aberration correction information; And generating the 3D shape information of the object to be measured from the correction hologram.

Description

복원된 홀로그램을 이용하여 공정 상의 결함을 판단하는 방법{A METHOD TO JUDGE PROCESS DEFECTS USING RECONSRUCTED HOLOGRAM}A method of determining defects in the process using the restored hologram {A METHOD TO JUDGE PROCESS DEFECTS USING RECONSRUCTED HOLOGRAM}

본 발명의 실시예는 복원된 홀로그램을 이용하여 공정 상의 결함을 판단하는 방법 에 관한 것이다. An embodiment of the present invention relates to a method of determining a defect in a process using a restored hologram.

디지털 홀로그래피 현미경은 디지털 홀로그래피 기술을 이용하여 물체의 형상을 획득하는 현미경을 의미한다.A digital holographic microscope refers to a microscope that acquires the shape of an object using digital holography technology.

일반적인 현미경이 물체로부터 반사되어 나오는 반사광을 획득함으로써 물체의 형상을 획득하는 장치라면, 디지털 홀로그래피 현미경은 물체에 의해 발생된 간섭광 및/또는 회절광을 획득하고, 이로부터 물체의 형상을 획득하는 장치이다.If a general microscope is a device that acquires the shape of an object by acquiring the reflected light reflected from the object, the digital holographic microscope is a device that acquires the interference and/or diffracted light generated by the object, and obtains the shape of the object from it. to be.

디지털 홀로그래피 현미경은 단일 파장의 광을 생성하는 레이저를 광원으로써 사용하고, 광분할기를 이용하여 레이저에 의해 발생된 광을 2개의 광으로 분할한다. 이때 하나의 광(이하 기준광이라 한다)은 이미지 센서를 향하도록 하고, 다른 광(이하 물체광이라 한다)은 대상 물체로부터 반사되어 전술한 이미지 센서를 향하도록 하여 기준광과 물체광의 간섭현상이 발생하도록 한다.A digital holographic microscope uses a laser that generates light of a single wavelength as a light source, and divides the light generated by the laser into two pieces of light using an optical splitter. At this time, one light (hereinafter referred to as reference light) is directed toward the image sensor, and the other light (hereinafter referred to as object light) is reflected from the target object and directed toward the above-described image sensor so that interference between the reference light and the object light occurs. do.

이미지 센서는 이러한 간섭현상에 따른 간섭무늬를 디지털 이미지로 기록하고, 기록된 간섭무늬로부터 측정 대상 물체의 3차원 형상을 복원할 수 있다. 이때 이미지 센서에 의해 기록되는 간섭무늬는 통상 홀로그램으로 지칭된다.The image sensor may record the interference fringe according to the interference phenomenon as a digital image, and restore the three-dimensional shape of the object to be measured from the recorded interference fringe. At this time, the interference pattern recorded by the image sensor is usually referred to as a hologram.

기존의 광학적 홀로그래피 현미경은 기준광과 물체광의 간섭현상에 따른 간섭무늬를 특수 필름으로 기록한다. 이때 간섭무늬가 기록된 특수 필름에 기준광을 조사할 경우 측정 대상 물체가 위치하던 자리에 가상의 측정 대상 물체의 형상이 복원된다.Conventional optical holographic microscopes record the interference pattern according to the interference phenomenon between reference light and object light with a special film. At this time, when the reference light is irradiated on the special film on which the interference pattern is recorded, the shape of the virtual object to be measured is restored at the place where the object to be measured was located.

기존의 광학적 홀로그래피 현미경과 비교하였을 때 디지털 홀로그래피 현미경은 광의 간섭무늬를 이미지 센서를 통하여 디지털화(또는 수치화) 하고, 간섭무늬 정보를 광학적 방식이 아닌 전자적인 계산을 통하여 측정 대상 물체의 형상을 복원한다는 점에서 차이가 있다.Compared with conventional optical holographic microscopes, digital holographic microscopes digitize (or digitize) the interference pattern of light through an image sensor, and restore the shape of the object to be measured through electronic calculations rather than optical methods. There is a difference in

한편 단일 파장의 레이저 광원을 사용하는 종래의 디지털 홀로그래피 현미경은 물체의 측정의 최소 단위길이가 레이저의 파장길이로 제한된다는 문제점이 있었다. 이를 보완하기 위해 두 개 이상의 파장의 레이저 광원을 사용하는 또 다른 종래의 디지털 홀로그래피 현미경의 경은 현미경의 제작 단가 높을 뿐만 아니라, 실시간으로 물체의 3차원 형상을 획득할 수 없다는 문제점이 있었다.Meanwhile, a conventional digital holographic microscope using a single wavelength laser light source has a problem that the minimum unit length of measurement of an object is limited to the wavelength of the laser. In order to compensate for this, another conventional digital holographic microscope using a laser light source of two or more wavelengths has a problem in that the manufacturing cost of the microscope is high, and a three-dimensional shape of an object cannot be obtained in real time.

또한, 상술한 종래 디지털 홀로그래피 현미경들은 측정 대상 물체의 형상을 복원하기 위해 컴퓨터로 CGH(Computer Generated Hologram)을 생성한 후 이를 공간광변조기(Spatial Light Modulator: SLM)상에 디스플레이하고, 디스플레이 된 형상에 기준광을 비추는 방식으로 물체의 3차원 홀로그램 영상을 획득하였다. 그러나 이러한 방식은 고가의 공간광변조기(SLM)의 사용을 요구할 뿐만 아니라, 단순히 전술한 광학적 홀로그래피 현미경에서의 특수 필름을 디지털화 한 것에 불과하여 기술적 한계가 명확하였다.In addition, the above-described conventional digital holographic microscopes generate CGH (Computer Generated Hologram) with a computer in order to restore the shape of the object to be measured, then display it on a spatial light modulator (SLM), and The 3D hologram image of the object was acquired by illuminating the reference light. However, this method not only required the use of an expensive spatial light modulator (SLM), but was merely digitizing a special film in the above-described optical holographic microscope, and technical limitations were clear.

이와 같은 종래 디지털 홀로그래피 현미경들의 문제점을 해결하기 위해, 가령 대한민국 공개특허 제10-2016-0029606호(이하 "공개된 종래 기술"이라 함)는 디지털 홀로그래피 현미경 및 디지털 홀로그램 영상 생성 방법을 제시한다. 이하에서는 공개된 종래 기술에 대해 간략하게 살펴본다.In order to solve the problems of such conventional digital holographic microscopes, for example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2016-0029606 (hereinafter referred to as "public prior art") proposes a digital holographic microscope and a digital holographic image generation method. Hereinafter, a brief look at the disclosed prior art.

도 1은 공개된 종래 기술에 따른 2파장 디지털 홀로그래피 현미경 장치를 상세히 도시한 블록도이다. 1 is a block diagram showing in detail a two-wavelength digital holographic microscope apparatus according to the disclosed prior art.

도 1을 참조하면, 공개된 종래 기술의 2파장 디지털 홀로그래피 현미경 장치는 혼합광원부(100), 파장분할부(200), 간섭무늬획득부(300), 대물부(400), 이미지센서부(500), 이미지저장부(600), 제어부(700), 물체형상복원부(800)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the disclosed conventional two-wavelength digital holographic microscope apparatus includes a mixed light source unit 100, a wavelength division unit 200, an interference fringe acquisition unit 300, an object unit 400, and an image sensor unit 500. ), an image storage unit 600, a control unit 700, and an object shape restoration unit 800.

혼합광원부(100)는 혼합광원발광부(110)와 광원부렌즈(120)를 포함한다. 이러한 혼합광원발광부(110)는 단일하지 아니한 여러 대역에 분포된 파장대역을 가지는 혼합광을 발광한다. 광원부렌즈(120)는 상기 혼합광원발광부(110)에서 생성된 혼합광을 광학적으로 조절하고, 이를 파장분할부(200)에 입사시킨다.The mixed light source unit 100 includes a mixed light source light emitting unit 110 and a light source unit lens 120. The mixed light source light emitting unit 110 emits mixed light having wavelength bands distributed in multiple bands that are not single. The light source unit lens 120 optically adjusts the mixed light generated by the mixed light source light emitting unit 110 and makes it incident on the wavelength dividing unit 200.

파장분할부(200)는 제1광분할기(210)와 제1여광판(220) 및 제2여광판(230)과 제1반사체(240)를 포함한다. 제1광분할기(210)는 혼합광원부(100)로부터 입사된 혼합광을 입력받아 2개의 광으로 분할한다. 이때 제1광분할기(210)는 입사받은 혼합광을 서로 다른 방향으로 나누어 진행시키는 역할을 수행한다. 제1여광판(220)은 제1광분할기(210)에서 분할된 광들 중 하나의 광을 입력받아 미리 정해진 단일파장을 가지는 제1광선을 획득한다. 여기서 제1여광판(220)에 입력되는 광은 제1여광판(220)을 통과하면서 필터링되고, 제1여광판(220)의 특성에 따라 정해진 단일한 파장을 가지는 제1광선이 획득된다. 제2여광판(230)은 제1여광판(220)과 동일한 방식으로, 제1광분할기(210)에서 분할된 광들 중 나머지 하나의 광을 입력받아, 제1광선의 파장과 다른 파장을 가지는 제2광선을 획득한다. 그리고 제2광선은 간섭무늬획득부(300)로 보내진다. 제1반사체(240)는 제1여광판(220)에서 획득된 제1광선을 입사받아 간섭무늬획득부(300)로 반사하는 역할을 한다.The wavelength splitter 200 includes a first light splitter 210, a first filter plate 220, a second filter plate 230, and a first reflector 240. The first light splitter 210 receives the mixed light incident from the mixed light source unit 100 and divides it into two lights. At this time, the first light splitter 210 serves to divide the incident mixed light in different directions to proceed. The first filter plate 220 receives one of the lights divided by the first light splitter 210 and acquires a first ray having a predetermined single wavelength. Here, light input to the first filter plate 220 is filtered while passing through the first filter plate 220, and a first ray of light having a single wavelength determined according to the characteristics of the first filter plate 220 is obtained. The second filter plate 230 receives the remaining one of the lights divided by the first light splitter 210 in the same manner as the first filter plate 220, and receives the second light having a wavelength different from that of the first light ray. Acquire a ray. And the second ray is sent to the interference pattern acquisition unit 300. The first reflector 240 serves to receive the first light ray acquired from the first filter plate 220 and reflect it to the interference fringe acquisition unit 300.

간섭무늬획득부(300)는 제2광분할기(310)와 제3광분할기(320)와 제2반사체(330)와 제3여광판(340)과 제3반사체(350)를 포함한다. 제2광분할기(310)는 파장분할부(200)로부터 입력된 제1광선을 입력받아 제1물체광과 제1기준광으로 분할한다. 이때 제2광분할기(310)는 입사받은 제1광선을 서로 다른 방향으로 나누어 진행시키는 역할을 수행한다. 제3광분할기(320)도 제2광분할기(310)와 동일한 방식으로 제2광선을 입력받아 제2물체광과 제2기준광으로 분할한다. 제2반사체(330)는 제1기준광을 입사받고, 이를 반사한 제1반사기준광을 제2광분할기(310)로 보낸다. 제3여광판(340)은 제2광분할기(310)에서 분할된 제1기준광을 입사받아 제2반사체(330)로 보내고, 반사되는 제1반사기준광을 입사받아 제2광분할기로 보낼 수 있다. 또한 제3여광판(340)은 제2물체광이 제2광분할기(310)에 이르러 광분할되어 일부가 제2반사체(330) 방향으로 진행할 때 제2반사체(330)에 도달하지 못하도록 진행을 막는다. 이를 위하여 제3여광판(340)은 광을 투과시킴에 있어서 제1여광판(220)과 동일한 특성을 가지는 여광판으로 한다. 제3반사체(350)는 제2기준광을 입사받고, 이를 반사한 제2반사기준광을 제3광분할기(320)로 보내는데, 여기서 제2반사체(330) 및 제3반사체(350)는 제어부(700)의 제어에 따라 각도 조절이 가능하도록 구성하여, 탈축(off-axis) 홀로그램을 구현할 수 있다.The interference fringe acquisition unit 300 includes a second light splitter 310, a third light splitter 320, a second reflector 330, a third filter plate 340, and a third reflector 350. The second light splitter 310 receives the first light input from the wavelength splitter 200 and divides it into a first object light and a first reference light. At this time, the second light splitter 310 serves to divide the incident first light rays in different directions to proceed. The third light splitter 320 also receives the second light beam in the same manner as the second light splitter 310 and splits it into a second object light and a second reference light. The second reflector 330 receives the first reference light and transmits the reflected first reference light to the second light splitter 310. The third filter plate 340 may receive the first reference light divided by the second light splitter 310 and send it to the second reflector 330, and receive the reflected first reflected reference light and send it to the second light splitter. In addition, the third filter plate 340 prevents the progress of the second object light from reaching the second reflector 330 when the second object light reaches the second light splitter 310 and is split into light, so that a part of the light proceeds toward the second reflector 330. . To this end, the third filtering plate 340 is a filtering plate having the same characteristics as the first filtering plate 220 in transmitting light. The third reflector 350 receives the second reference light and transmits the reflected second reference light to the third optical splitter 320, where the second reflector 330 and the third reflector 350 are controlled by the controller 700. ), it is possible to implement an off-axis hologram by configuring the angle to be adjustable according to the control.

한편, 상술한 바와 같이 획득된 제1물체광, 제2물체광은 다음과 같은 과정을 거쳐 각 제1반사물체광과 제2반사물체광으로 변환되어 이미지센서부(500)로 보내진다. 제2광분할기(310)는 이상과 같이 분할한 제1물체광을 대물부(400)에 거치되어 있는 측정 대상 물체에 입사시키고, 또한 제3광분할기(320)로부터 분할되어 보내지는 제2물체광을 상기 측정 대상 물체에 입사시킨다. 이 경우, 측정 대상 물체에서 입사받은 제1물체광을 반사한 반사광을 제1반사물체광이라 한다. 또한 측정 대상 물체에서 입사받은 제2물체광을 반사한 반사광을 제2반사물체광이라 한다. 제2광분할기(310)는 이상과 같이 반사된 제1반사물체광과 제2반사물체광을 입력받아 이를 제3광분할기(320)로 보낸다. 제3광분할기(320)는 이상과 같이 입력받은 제1반사물체광과 제2반사물체광을 다시 이미지센서부(500)로 보낸다.Meanwhile, the first object light and the second object light obtained as described above are converted into first and second reflective object lights through the following process, and are sent to the image sensor unit 500. The second optical splitter 310 causes the light of the first object divided as described above to be incident on the object to be measured mounted on the object part 400, and is divided and sent from the third optical splitter 320. Light is incident on the object to be measured. In this case, the reflected light obtained by reflecting the first object light incident on the object to be measured is referred to as first reflective light. In addition, the reflected light that reflects the second object light incident from the object to be measured is referred to as second reflective object light. The second optical splitter 310 receives the first and second reflective light reflected as described above and sends them to the third optical splitter 320. The third optical splitter 320 sends the first and second reflective object light input as described above to the image sensor unit 500 again.

또한, 상술한 바와 같이 획득된 제1반사기준광, 제2반사기준광은 다음과 같은 과정을 거쳐 이미지센서부(500)로 보내진다. 구체적으로, 제2광분할기(310)는 제2반사체(330)에서 반사되어 온 제1반사기준광을 입력받아 제3광분할기(320)로 보낸다. 제3광분할기(320)는 이상과 같이 제2광분할기(310)에서 보내진 제1반사기준광과, 제3반사체(350)에서 반사되어 온 제2반사기준광을 입력받아 다시 이미지센서부(500)로 보낸다. 그에 따라, 제3광분할기(320)에서 제1반사물체광과 제1반사기준광과 제2반사물체광과 제2반사기준광이 모두 동일하게 이미지센서부(500) 방향으로 보내진 후, 상호 간섭하여 간섭무늬가 생성된다.In addition, the first reflection reference light and the second reflection reference light obtained as described above are transmitted to the image sensor unit 500 through the following process. Specifically, the second light splitter 310 receives the first reflected reference light reflected from the second reflector 330 and sends it to the third light splitter 320. The third light splitter 320 receives the first reflection reference light sent from the second light splitter 310 and the second reflection reference light reflected from the third reflection body 350 as described above, and the image sensor unit 500 Send to Accordingly, from the third optical splitter 320, the first reflective object light, the first reflective reference light, the second reflective object light, and the second reflective reference light are all sent to the image sensor unit 500 in the same direction, and then interfere with each other. An interference fringe is created.

한편, 제2반사체(330)와 제3반사체(350)는 서로 다른 파장의 광선이 서로 다른 간섭무늬를 형성하게 하는 탈축(off-axis) 시스템을 구성하기 위하여 제어부(700)의 제어에 따라 각도를 다방향으로 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 제2반사체(330)와 제3반사체(350)의 각도가 서로 상이하게 됨에 따라, 제2반사체(330)로부터 반사되는 제1반사기준광과 제3반사체(350)로부터 반사되는 제2기준광의 방향에 이격이 발생하게 되어, 제1반사기준광과 제2반사기준광이 이미지센서부(500)에 도달한 제1반사물체광과 제2반사물체광과 합쳐져 간섭무늬를 형성할 때에, 각 파장 별로 상이하게 탈축된 간섭무늬를 형성하게 된다. On the other hand, the second reflector 330 and the third reflector 350 are angled according to the control of the controller 700 in order to configure an off-axis system in which light rays of different wavelengths form different interference patterns. It is characterized in that it can be adjusted in multiple directions. That is, as the angles of the second reflector 330 and the third reflector 350 become different from each other, the first reflective reference light reflected from the second reflector 330 and the second reference reflected from the third reflector 350 When a separation occurs in the direction of the light, when the first reflection reference light and the second reflection reference light are combined with the first reflection object light and the second reflection object light reaching the image sensor unit 500 to form an interference pattern, each wavelength Differently, a deaxial interference pattern is formed.

대물부(400)는 물체거치대(410)와 대물렌즈(420)를 포함한다. 물체거치대(410)는 측정 대상 물체를 거치대에 고정시켜 측정되도록 하고, 대물렌즈(420)는 측정 대상 물체에 입사되는 제1물체광과 제2물체광을 광학적으로 조절한다.The objective part 400 includes an object holder 410 and an objective lens 420. The object cradle 410 fixes the object to be measured to the cradle to be measured, and the objective lens 420 optically adjusts the first object light and the second object light incident on the object to be measured.

이미지센서부(500)는 간섭무늬획득부(300)에서 획득된 상기 간섭무늬를 디지털 이미지 센서에 투영시키고, 상기 투영된 간섭무늬를 상기 디지털 이미지 센서를 이용하여 측정하고, 그 측정값을 이산신호로 변환한다. 통상 상기 간섭무늬를 기록한 것을 홀로그램이라고 한다. 이러한 디지털 이미지 센서로는 CCD 등 다양한 이미지센서들이 사용될 수 있다.The image sensor unit 500 projects the interference pattern obtained by the interference pattern acquisition unit 300 onto a digital image sensor, measures the projected interference pattern using the digital image sensor, and measures the measured value as a discrete signal. Convert to Usually, the recording of the interference pattern is called a hologram. Various image sensors such as CCD may be used as such a digital image sensor.

이미지저장부(600)는 이미지센서부(500)에서 이산신호로 변환된 간섭무늬 정보를 메모리나 디스크장치 등과 같은 다양한 저장매체에 저장한다.The image storage unit 600 stores interference pattern information converted into discrete signals by the image sensor unit 500 in various storage media such as a memory or a disk device.

제어부(700)는 상술한 탈축(off-axis) 시스템을 구현하고 간섭무늬를 획득하기 위하여 제2반사체(330)와 제3반사체(350)의 위치와 각도를 조절하는 등 간섭무늬획득부(300)를 제어하고, 측정 대상 물체에 입사되는 제1물체광과 제2물체광을 조절하기 위하여 대물렌즈(420)를 조절하는 등 대물부(400)를 제어하고, 상기 간섭무늬가 측정되어 그에 대한 정보가 이산신호로 변환되도록 하기 위하여 이미지센서부(500)를 제어하고, 이산신호로 변환된 간섭무늬 정보를 저장하기 위하여 이미지저장부(600)를 제어한다.The control unit 700 implements the above-described off-axis system and adjusts the positions and angles of the second reflector 330 and the third reflector 350 in order to obtain the interference fringe. ) And controlling the objective part 400, such as adjusting the objective lens 420 to adjust the first and second object light incident on the object to be measured, and the interference pattern is measured The image sensor unit 500 is controlled to convert the information into a discrete signal, and the image storage unit 600 is controlled to store the interference fringe information converted into a discrete signal.

물체형상복원부(800)는 위상정보획득부(810)와 두께정보획득부(820)와 형상복원부(830)를 포함한다. 위상정보획득부(810)는 상기 간섭무늬 정보를 이용하여 상기 제1광선에 대한 간섭무늬의 위상정보와 상기 제2광선에 대한 간섭무늬의 위상정보를 각각 획득하고, 두께정보획득부(820)는 상기 위상정보들을 이용하여 측정 대상 물체의 두께정보를 획득하고, 형상복원부(830)는 상기 두께정보를 이용하여 측정 대상 물체의 실시간 3차원 형상을 복원한다. 이때 측정 대상 물체의 두께정보는 상기 물체광과 기준광이 각각 진행한 경로의 차이 정보를 포함한다. 이와 같은 상기 물체광과 기준광의 광 경로차 때문에 상기 물체광과 기준광이 중첩되었을 때 상기 간섭무늬가 형성된다.The object shape restoration unit 800 includes a phase information acquisition unit 810, a thickness information acquisition unit 820 and a shape restoration unit 830. The phase information acquisition unit 810 obtains phase information of the interference fringe for the first ray and phase information of the interference fringe for the second ray using the interference fringe information, respectively, and the thickness information acquisition unit 820 Acquires thickness information of the object to be measured using the phase information, and the shape restoration unit 830 restores a real-time 3D shape of the object to be measured using the thickness information. In this case, the thickness information of the object to be measured includes information on the difference between the paths of the object light and the reference light, respectively. The interference fringes are formed when the object light and the reference light overlap because of the difference in the optical path between the object light and the reference light.

상술한 내용을 포함하는 공개된 종래 기술에 의하면, 측정 해상도의 향상 및 영상 획득의 실시간성의 확보가 가능하지만, 여전히 다음과 같은 문제점이 발생한다.According to the disclosed prior art including the above, it is possible to improve measurement resolution and secure real-time image acquisition. However, the following problems still arise.

먼저 공개된 종래 기술에서는 여러 대역에 분포된 파장 대역을 가지는 혼합 광원이 사용되므로, 적어도 2개 이상의 단일 파장을 얻기 위해 파장분할부(200)가 파장이 서로 상이한 제1광선 및 제2광원을 분할하기 위해 제1여광판(220), 제2여광판(230), 및 제1반사체(240)를 사용하여야 한다. In the prior art disclosed first, since a mixed light source having a wavelength band distributed in several bands is used, the wavelength dividing unit 200 divides the first and second light sources having different wavelengths to obtain at least two single wavelengths. To do this, the first filter plate 220, the second filter plate 230, and the first reflector 240 must be used.

또한, 간섭무늬획득부(300)가 제2광원을 분할하기 위한 제3광분할기(320), 제2광원을 반사시키기 위한 제3반사체(350), 및 제2광원이 제2반사체(330)로 입사되는 것을 차단하기 위한 제3여광판(340)을 추가로 사용하여야 한다. In addition, the interference fringe acquisition unit 300 is a third light splitter 320 for dividing a second light source, a third reflector 350 for reflecting a second light source, and a second light source 330 A third filtering plate 340 to block incident on the vehicle should be additionally used.

따라서, 현미경의 구조가 복잡해지고, 이는 제조 단가의 상승, 설계의 복잡도 증가와 같은 다양한 문제점을 수반한다. 따라서 단일 파장의 광원을 사용하면서도 상술한 문제점을 해결하기 위한 새로운 방안이 요구된다.Accordingly, the structure of the microscope is complicated, and this entails various problems such as an increase in manufacturing cost and an increase in design complexity. Therefore, a new method for solving the above-described problem is required while using a light source of a single wavelength.

대한민국 공개특허 제10-2016-0029606호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0029606 대한민국 공개특허 제10-2010-0095302호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2010-0095302 대한민국 공개특허 제10-2012-0014355호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2012-0014355 대한민국 특허 제10-1139178호Korean Patent No. 10-1139178 대한민국 특허 제10-1441245호Korean Patent No. 10-1441245 미국 특허 제7,649,160호U.S. Patent No. 7,649,160

본 발명의 실시예는 복원된 홀로그램을 이용하여 공정 상의 결함을 판단하는 방법을 제공한다. An embodiment of the present invention provides a method of determining a defect in a process using a restored hologram.

본 발명의 실시예들에 따른 복원된 홀로그램을 이용하여 공정 상의 결함을 판단하는 방법은 광학 거울로부터 반사된 기준광과 측정 대상 물체에 영향을 받는 물체광의 간섭에 의해서 생성된 물체 홀로그램의 강도(Intensity) 정보를 포함하는 이미지에 포함된 적어도 하나의 주파수 성분들을 확인하는 단계; 상기 적어도 하나의 주파수 성분들 중 실상(Real Image)에 대응되는 실상 성분들을 추출하는 단계; 상기 실상 성분들에 기초하여 상기 기준광과 켤레(Conjugate) 관계에 있는 보정광 및 상기 측정 대상 물체의 실상 정보를 포함하는 실상 홀로그램을 생성하는 단계; 상기 보정광에 기초하여, 상기 실상 홀로그램에서 상기 기준광의 정보가 제거된 중간 홀로그램을 생성하는 단계; 상기 중간 홀로그램으로부터 곡률 수차 보정정보를 생성하는 단계; 상기 곡률 수차 보정정보에 기초하여, 상기 중간 홀로그램에서 곡률 수차에 의한 오차가 제거된 보정 홀로그램을 생성하는 단계; 상기 보정 홀로그램으로부터 상기 측정 대상 물체의 상기 3차원 형상 정보를 생성하는 단계; 및 상기 실상 성분, 상기 실상 홀로그램, 상기 중간 홀로그램, 상기 보정 홀로그램, 상기 3차원 형상 정보 중 적어도 하나를 이용하여, 상기 측정 대상 물체에 포함되는 결함의 위치, 결함이 발생된 공정을 판단하는 단계;를 포함할 수 있다. The method of determining a defect in a process using a restored hologram according to embodiments of the present invention is the intensity of an object hologram generated by interference between a reference light reflected from an optical mirror and an object light affected by the object to be measured. Identifying at least one frequency component included in an image including information; Extracting real image components corresponding to a real image from among the at least one frequency component; Generating a real hologram including real image information of the object to be measured and correction light having a conjugate relationship with the reference light based on the real image components; Generating an intermediate hologram from which information of the reference light is removed from the real hologram based on the correction light; Generating curvature aberration correction information from the intermediate hologram; Generating a correction hologram from which an error due to curvature aberration is removed from the intermediate hologram based on the curvature aberration correction information; Generating the 3D shape information of the object to be measured from the correction hologram; And determining a location of a defect included in the object to be measured and a process in which the defect occurs, using at least one of the real component, the real hologram, the intermediate hologram, the correction hologram, and the 3D shape information. It may include.

상기 결함이 발생된 공정을 판단하는 단계는 상기 측정 대상 물체에 대한 상기 실상 성분, 상기 실상 홀로그램, 상기 중간 홀로그램, 상기 보정 홀로그램, 상기 3차원 형상 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 측정 대상 물체에 존재하는 결함의 유무를 판단하고, 상기 측정 대상 물체에 대한 3차원 형상 정보와 기 등록된 기준 형상 정보를 비교하여 상기 측정 대상 물체의 결함의 위치, 또는 결함 영역을 검출하고, 상기 측정 대상 물체의 결함의 위치 또는 결함 영역 및 기 등록된 공정에 대한 정보를 이용하여 상기 측정 대상 물체 내의 결함 및 결함이 발생된 공정을 추론하는 점을 특징으로 할 수 있다. The step of determining the process in which the defect is generated may be present in the measurement target object using at least one of the real component, the real hologram, the intermediate hologram, the correction hologram, and the 3D shape information for the measurement target object. To determine the presence or absence of a defect to be measured, compare the 3D shape information of the measurement target object with pre-registered reference shape information to detect the location of the defect or the defect area of the measurement target object, and the defect of the measurement target object It may be characterized by inferring a defect in the measurement target object and a process in which the defect occurs by using information on the location or defect area of and a previously registered process.

상기 결함이 발생된 공정을 판단하는 단계는 상기 측정 대상 물체에 대한 상기 실상 성분, 상기 실상 홀로그램, 상기 중간 홀로그램, 상기 보정 홀로그램, 상기 3차원 형상 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 측정 대상 물체에 존재하는 결함의 유무를 판단하고, 상기 측정 대상 물체에 대한 3차원 형상 정보와 기 등록된 기준 형상 정보를 비교하여 상기 측정 대상 물체의 결함의 위치, 또는 결함 영역을 검출하고, 상기 측정 대상 물체의 결함의 위치 또는 결함 영역 및 기 등록된 공정에 대한 정보를 이용하여 상기 측정 대상 물체 내의 결함 및 결함이 발생된 상위 공정을 추론하고, 상기 측정 대상 물체에 대한 상기 실상 성분, 상기 실상 홀로그램, 상기 중간 홀로그램, 상기 보정 홀로그램, 및 상기 3차원 형상 정보를 이용하여 결함이 발생된 하위 공정을 추론하는 점을 특징으로 할 수 있다. The step of determining the process in which the defect is generated may be present in the measurement target object using at least one of the real component, the real hologram, the intermediate hologram, the correction hologram, and the 3D shape information for the measurement target object. To determine the presence or absence of a defect to be measured, compare the 3D shape information of the measurement target object with pre-registered reference shape information to detect the location of the defect or the defect area of the measurement target object, and the defect of the measurement target object Inferring the upper process in which the defect and the defect occurred in the object to be measured using information on the location or defect area of and the previously registered process, and the real component, the real hologram, and the intermediate hologram for the measurement target object , The correction hologram, and the 3D shape information may be used to infer a sub-process in which a defect has occurred.

본 발명에 따르면 TFT, 반도체와 같은 초미세 구조의 3차원 형상을 정확하게 획득함으로써 이러한 구조들의 결함을 높은 확률로 검출할 수 있다.According to the present invention, defects in these structures can be detected with a high probability by accurately obtaining a three-dimensional shape of an ultrafine structure such as a TFT and a semiconductor.

본 발명의 추가적인 장점은 동일 또는 유사한 참조번호가 동일한 구성요소를 표시하는 첨부 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 명백히 이해될 수 있다.Further advantages of the present invention can be clearly understood from the following description with reference to the accompanying drawings in which the same or similar reference numerals indicate the same elements.

도 1은 공개된 종래 기술에 따른 2파장 디지털 홀로그래피 현미경 장치를 상세히 도시한 블록도이다.
도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 홀로그래피 복원 장치의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 2b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 홀로그래피 복원 장치의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 예시적인 측정 대상 물체의 외형을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 측정 대상 물체의 일 부분에 대한 이미지의 예시이다.
도 5는 도 4에 도시된 측정 대상 물체의 일 부분에 대한 이미지의 주파수 성분을 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 주파수 성분들에서 실상에 대응되는 주파수 성분들을 추출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a는 디지털 기준광의 강도를 도시한 도면이다.
도 7b는 기준광의 위상을 도시한 도면이다.
도 7c는 보정광의 강도를 도시한 도면이다.
도 7d는 보정광의 위상을 도시한 도면이다.
도 8은 예시적인 실상 홀로그램을 도시한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서가 중간 홀로그램으로부터 곡률 수차 보정항을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 홀로그램으로부터 생성된 측정 대상 물체의 3차원 형상의 예시를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래피 복원 장치에 의해 수행되는 측정 대상 물체의 3차원 형상 정보를 생성하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 프로세서의 블록도이다.
도 15a 및 도 15b는 홀로그램 복원 장치의 설계 예시를 설명하는 도면이다.
도 16, 도 17 및 도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 결함 검출 방법의 흐름도이다.
도 19는 기계 학습부 및 이미지 처리부의 일 실시예를 설명하는 도면이다.
도 20는 일 실시예에 따른 기계 학습부의 블록도이다.
도 21은 기계 학습부를 통해 모델링된 결함 검출 알고리즘의 연결 관계를 나타내는 도면이다.
1 is a block diagram showing in detail a two-wavelength digital holographic microscope apparatus according to the disclosed prior art.
2A is a block diagram showing a schematic configuration of a holographic restoration apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2B is a block diagram showing a schematic configuration of a holographic restoration apparatus according to a second embodiment of the present invention.
3A and 3B are diagrams for explaining an external shape of an exemplary measurement target object.
4 is an example of an image of a part of an object to be measured.
FIG. 5 is a diagram illustrating a frequency component of an image of a portion of the object to be measured shown in FIG. 4.
6 is a diagram for describing a method of extracting frequency components corresponding to an actual image from the frequency components shown in FIG. 5.
7A is a diagram showing the intensity of digital reference light.
7B is a diagram showing a phase of a reference light.
7C is a diagram showing the intensity of correction light.
7D is a diagram showing the phase of the correction light.
8 is a diagram showing an exemplary real hologram.
9 and 10 are diagrams for explaining a method of determining, by a processor, a curvature aberration correction term from an intermediate hologram according to an embodiment of the present invention.
11 is a diagram illustrating an example of a three-dimensional shape of an object to be measured generated from a hologram.
12 is a flowchart illustrating a method of generating 3D shape information of an object to be measured performed by a holographic restoration apparatus according to an embodiment of the present invention.
13 and 14 are block diagrams of a processor according to embodiments of the present invention.
15A and 15B are diagrams illustrating a design example of a hologram restoration device.
16, 17, and 18 are flowcharts of a defect detection method according to embodiments of the present invention.
19 is a diagram illustrating an embodiment of a machine learning unit and an image processing unit.
20 is a block diagram of a machine learning unit according to an embodiment.
21 is a diagram illustrating a connection relationship between a defect detection algorithm modeled through a machine learning unit.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. Since the present invention can apply various transformations and have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail in the detailed description. Effects and features of the present invention, and a method of achieving them will be apparent with reference to the embodiments described later in detail together with the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various forms.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and when describing with reference to the drawings, the same or corresponding constituent elements are assigned the same reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. .

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 형태는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In the following embodiments, terms such as first and second are not used in a limiting meaning, but are used for the purpose of distinguishing one component from another component. In the following examples, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly indicates otherwise. In the following embodiments, terms such as include or have means that the features or elements described in the specification are present, and do not preclude the possibility of adding one or more other features or elements in advance. In the drawings, components may be exaggerated or reduced in size for convenience of description. For example, the size and shape of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, and thus the present invention is not necessarily limited to what is shown.

도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 홀로그래피 복원 장치(1A)의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.2A is a block diagram showing a schematic configuration of a holographic restoration apparatus 1A according to the first embodiment of the present invention.

본 발명에서 '홀로그래피(Holography) 복원 장치'는 측정 대상 물체에 대한 홀로그램(이하에서는 '물체 홀로그램'이라고 설명한다)을 획득하고, 획득된 물체 홀로그램을 분석 및/또는 표시하는 장치를 의미할 수 있다. In the present invention, the'holography restoration device' may mean a device that acquires a hologram of an object to be measured (hereinafter, it will be described as a'object hologram'), and analyzes and/or displays the acquired object hologram. .

가령 홀로그래피 복원 장치(1A)는 반도체 제조 라인에 배치되어, 생산되는 반도체의 물체 홀로그램을 획득하고, 획득된 물체 홀로그램으로부터 반도체의 무결성 여부를 판단하는 장치일 수 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the holography restoration apparatus 1A may be a device disposed on a semiconductor manufacturing line to obtain an object hologram of a semiconductor to be produced, and determine whether the semiconductor is integrity from the obtained object hologram. However, this is merely an example and the spirit of the present invention is not limited thereto.

한편 본 발명에서 '물체 홀로그램(Hologram)'은 홀로그래피 복원 장치(1A)에 의해서 획득되는 이미지로부터 생성될 수 있는 홀로그램으로, 홀로그래피 복원 장치(1A)에 의한 다양한 처리가 이루어 지기 전의 홀로그램을 의미할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.Meanwhile, in the present invention, the'object hologram' is a hologram that can be generated from an image obtained by the holographic restoration apparatus 1A, and may mean a hologram before various processes by the holographic restoration apparatus 1A are performed. have. A detailed description of this will be described later.

도 2a를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 홀로그래피 복원 장치(1A)는 단일 파장 광을 방출하는 광원부(10), 광원부(10)에서 방출된 단일 파장 광을 시준하기 위한 시준기(20), 시준기(20)를 통과한 단일 파장 광을 물체광(O) 및 기준광(R)으로 분할하는 광 분할기(30), 광 분할기(30)에 의해 분할된 물체광(O)을 통과시키는 물체광 대물 렌즈(40), 광 분할기(30)에 의해 분할된 기준광(R)을 통과시키는 기준광 대물 렌즈(60), 기준광 대물 렌즈(60)를 통과한 기준광(R)을 반사시키는 광학 거울(70), 물체광 대물 렌즈(40)를 통과하여 측정 대상 물체(50)의 표면에서 반사된 물체광(O) 및 광학 거울(70)에 의해 반사된 기준광(R)이 각각 물체광 대물 렌즈(40) 및 기준광 대물 렌즈(60)를 통과하여 광 분할기(30)로 전달되어 형성되는 이미지를 기록하는 영상 센서(80) 및 영상 센서(80)가 획득한 이미지를 처리하는 프로세서(90)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2A, the holographic restoration apparatus 1A according to the first embodiment of the present invention includes a light source unit 10 for emitting single wavelength light, and a collimator 20 for collimating single wavelength light emitted from the light source unit 10. ), a light splitter 30 that divides the single wavelength light that has passed through the collimator 20 into object light (O) and reference light (R), and an object that passes object light (O) divided by the light splitter 30 The optical objective lens 40, the reference light objective lens 60 for passing the reference light R divided by the optical splitter 30, the optical mirror 70 for reflecting the reference light R passing through the reference light objective lens 60 ), the object light (O) reflected from the surface of the object to be measured 50 passing through the object light objective lens 40 and the reference light (R) reflected by the optical mirror 70, respectively, the object light objective lens 40 ) And an image sensor 80 for recording an image formed by passing through the reference light objective lens 60 and being transmitted to the optical splitter 30, and a processor 90 for processing the image obtained by the image sensor 80. I can.

이때 프로세서(90)는 영상 센서(80)가 획득한 이미지로부터 측정 대상 물체(50)의 3차원 정보를 생성할 수 있다. 이와 같은 프로세서(90)의 동작에 대한 상세한 설명은 후술한다.In this case, the processor 90 may generate 3D information of the object to be measured 50 from the image acquired by the image sensor 80. A detailed description of the operation of the processor 90 will be described later.

도 2b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 홀로그래피 복원 장치(1B)의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.2B is a block diagram showing a schematic configuration of a holographic restoration apparatus 1B according to a second embodiment of the present invention.

도 2b를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 홀로그래피 복원 장치(1B)는 단일 파장 광을 방출하는 광원부(10), 광원부(10)에서 방출된 단일 파장 광을 시준하기 위한 시준기(20), 시준기(20)를 통과한 단일 파장 광을 물체광(O) 및 기준광(R)으로 분할하는 광 분할기(30), 광 분할기(30)에 의해 분할된 물체광(O)이 측정 대상 물체(50)를 투과한 후 측정 대상 물체(50)의 정보를 포함한 물체 투과광(T)을 통과시키는 물체광 대물 렌즈(40), 물체광 대물 렌즈(40)를 통과한 물체 투과광(T)을 반사시키는 제2 광학 거울(72), 광 분할기(30)에 의해 분할된 기준광(R)을 통과시키는 기준광 대물 렌즈(60), 기준광 대물 렌즈(60)를 통과한 기준광(R)을 반사시키는 제1 광학 거울(70), 제1 광학 거울(70)에 의해 반사된 기준광(R) 및 제2 광학 거울(72)에 의해 반사된 물체 투과광(T)이 각각 전달되는 제2 광 분할기(32), 제2 광 분할기(32)로 전달된 기준광(R) 및 물체광 투과광(T)에 의해 형성되는 이미지를 기록하는 영상 센서(80) 및 영상 센서(80)가 획득한 이미지를 처리하는 프로세서(90)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2B, the holographic restoration apparatus 1B according to the second embodiment of the present invention includes a light source unit 10 for emitting single wavelength light, and a collimator 20 for collimating single wavelength light emitted from the light source unit 10. ), a light splitter 30 that divides the single wavelength light that has passed through the collimator 20 into object light (O) and reference light (R), and the object light (O) divided by the light splitter 30 is the object to be measured After passing through (50), the object light that passes through the object transmitted light (T) including the information of the object to be measured 50 is reflected, the object light objective lens 40, and the object transmitted light (T) that has passed through the object light objective lens 40 The second optical mirror 72 to allow, the reference light objective lens 60 for passing the reference light R divided by the light splitter 30, the first for reflecting the reference light R passing through the reference light objective lens 60 The optical mirror 70, the second optical splitter 32 to which the reference light R reflected by the first optical mirror 70 and the transmitted object light T reflected by the second optical mirror 72 are transmitted, respectively, An image sensor 80 that records an image formed by the reference light R and object light transmitted light T transmitted to the second optical splitter 32 and a processor 90 that processes the image acquired by the image sensor 80 ) Can be included.

물론 이러한 제2 실시예에서도, 프로세서(90)는 영상 센서(80)가 획득한 이미지로부터 측정 대상 물체(50)의 3차원 정보를 생성할 수 있다. 이와 같은 프로세서(90)의 동작에 대한 상세한 설명은 후술한다.Of course, even in this second embodiment, the processor 90 may generate 3D information of the object to be measured 50 from the image acquired by the image sensor 80. A detailed description of the operation of the processor 90 will be described later.

상술한 도 2a 및 도 2b에 각각 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 홀로그래피 복원 장치(1A) 및 본 발명의 제2 실시예에 따른 홀로그래피 복원 장치(1B)는 물체광(O)이 측정 대상 물체(50)에서 반사(도 2a의 실시예)되거나 또는 물체광(O)이 측정 대상 물체(50)를 투과(도 2b의 실시예)한다는 점 및 그에 따른 일부 구성요소(예를 들어, 도 2b의 실시예의 제2 광학 거울(72) 및 제2 광 분할기(32))의 추가 사용 및 그에 따른 일부 구성요소의 배치)를 제외하고는 실질적으로 동일한 구성을 가진다. The object light O is measured in the holographic restoration apparatus 1A according to the first exemplary embodiment of the present invention and the holographic restoration apparatus 1B according to the second exemplary embodiment shown in FIGS. 2A and 2B, respectively. The fact that the object 50 reflects (the embodiment of Fig. 2A) or the object light O transmits the measurement object 50 (the embodiment of Fig. 2B) and some components accordingly (for example, The second optical mirror 72 and the second optical splitter 32 of the embodiment of FIG. 2B have substantially the same configuration except for the additional use and consequent arrangement of some components).

특히 이미지가 영상 센서(80)에 의해 획득되고, 프로세서(90)가 획득된 이미지로부터 기준광(R)을 생성한다는 점에서 동일한 특징을 갖는다는 점에 유의하여야 한다. In particular, it should be noted that the image is acquired by the image sensor 80 and has the same characteristic in that the processor 90 generates the reference light R from the acquired image.

이하에서는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 홀로그래피 복원 장치(1A, 1B)를 통칭하여 홀로그래피 복원 장치(1)로 지칭하여 설명한다.Hereinafter, the holographic restoration apparatuses 1A and 1B according to the first and second embodiments of the present invention will be collectively referred to as the holographic restoration apparatus 1.

한편 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래피 복원 장치(1)의 프로세서(90)는 데이터를 처리할 수 있는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어 프로세서(90)는 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. Meanwhile, the processor 90 of the holographic restoration apparatus 1 according to an embodiment of the present invention may include all kinds of devices capable of processing data. For example, the processor 90 may mean a data processing device embedded in hardware having a circuit physically structured to perform a function represented by a code or instruction included in a program.

이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로써, 마이크로프로세서(Microprocessor), 중앙처리장치(Central Processing Unit: CPU), 프로세서 코어(Processor Core), 멀티프로세서(Multiprocessor), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array) 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.As an example of such a data processing device built into the hardware, a microprocessor, a central processing unit (CPU), a processor core, a multiprocessor, and an application-specific integrated (ASIC) Circuit) and processing devices such as a Field Programmable Gate Array (FPGA) may be covered, but the scope of the present invention is not limited thereto.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 센서(80)는 예를 들어 CCD(Charge Coupled Device), CMOS(Complimentary Metal-Oxide Semiconductor) 등의 적어도 하나의 이미지 센서로 구현될 수 있다.In addition, the image sensor 80 according to an embodiment of the present invention may be implemented with at least one image sensor such as a charge coupled device (CCD) and a Complimentary Metal-Oxide Semiconductor (CMOS).

도 3a 및 도 3b는 예시적인 측정 대상 물체(50)의 외형을 설명하기 위한 도면이다.3A and 3B are diagrams for explaining an external shape of an exemplary measurement target object 50.

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 측정 대상 물체(50)는 일면에 소정의 간격에 따라 배치된 직육면체 형상의 구조물(51A 내지 51I)을 포함할 수 있다. 바꾸어 말하면, 측정 대상 물체(50)는 X-Y 평면과 평행하는 면 상에 Z 방향으로 돌출된 직육면체 형상의 구조물(51A 내지 51I)을 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 3A and 3B, the object to be measured 50 may include structures 51A to 51I in a rectangular parallelepiped shape disposed on one surface at a predetermined interval. In other words, the measurement target object 50 may include rectangular parallelepiped-shaped structures 51A to 51I protruding in the Z direction on a plane parallel to the X-Y plane.

이하에서는 홀로그래피 복원 장치(1)가 측정 대상 물체(50)의 직육면체 형상의 구조물(51A 내지 51I)이 배치된 면과 수직하는 방향으로 물체광(O)을 조사하여 측정 대상 물체(50)의 이미지를 획득하는 것을 전제로 설명한다.Hereinafter, the holographic restoration apparatus 1 irradiates the object light O in a direction perpendicular to the surface on which the rectangular parallelepiped structures 51A to 51I of the measurement target 50 are disposed to obtain an image of the measurement target object 50. It will be described on the premise of obtaining.

먼저 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 센서(80)는 측정 대상 물체(50)의 이미지를 획득할 수 있다.First, the image sensor 80 according to an embodiment of the present invention may acquire an image of the object 50 to be measured.

본 발명에서 측정 대상 물체(50)의 '이미지(Image)'는 측정 대상 물체(50)에 대한 물체 홀로그램(U0(x,y,0))의 각 위치에서의 강도(Intensity) 정보(즉|(U0(x,y,0)|2)를 포함할 수 있으며, 아래의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.In the present invention, the'Image' of the object to be measured 50 is information on the intensity at each position of the hologram (U0(x,y,0)) of the object to be measured 50 (ie | (U0(x,y,0)| 2 ) may be included, and may be expressed as Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112018102443175-pat00001
Figure 112018102443175-pat00001

여기서 물체 홀로그램 Uo(x,y,0)는 측정 대상 물체의 각 x,y 지점에서의 위상정보를 나타내고, x, y는 측정 대상 물체가 놓여지는 공간에서의 좌표로서 물체광(O)과 수직하는 평면을 정의하는 좌표를 나타내고, O(x,y) 및 R(x,y)는 각각 물체광(O)과 기준광(R)을 나타내고, O*(x,y) 및 R*(x,y)는 각각 물체광(O)과 기준광(R)의 복소 공액을 나타낸다.Here, the object hologram Uo(x,y,0) represents the phase information at each x,y point of the object to be measured, and x, y are coordinates in the space where the object to be measured is placed, perpendicular to the object light (O). Represents the coordinates defining the plane, O(x,y) and R(x,y) represent object light (O) and reference light (R), respectively, and O*(x,y) and R*(x, y) denotes the complex conjugate of the object light O and the reference light R, respectively.

가령 영상 센서(80)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 측정 대상 물체(50)의 일 부분에 대해서(예컨대, 51A 및 51B를 포함하는 부분)에 대해서 도 4에 도시된 바와 같은 이미지를 획득할 수 있다. For example, the image sensor 80 may acquire an image as shown in FIG. 4 for a portion of the object to be measured 50 shown in FIGS. 3A and 3B (eg, a portion including 51A and 51B). I can.

영상 센서(80)에 의해 획득된 이미지는 전술한 바와 같이 물체 홀로그램(U0(x,y,0))의 각 위치에서의 강도(Intensity) 정보를 포함하므로, 영상 센서(80)가 획득한 일반적인(즉 물체광(O)으로만 촬영한) 측정 대상 물체(50)의 이미지와 상이할 수 있다.Since the image acquired by the image sensor 80 includes intensity information at each position of the object hologram U0(x,y,0) as described above, the image sensor 80 It may be different from the image of the object to be measured 50 (that is, taken only with the object light O).

수학식 1을 참조하면 물체 홀로그램(U0(x,y,0))은 각 지점에서의 측정 대상 물체(50)의 위상 정보를 포함하는 물체광(0)과 측정 대상 물체의 위상 정보를 포함하지 않는 기준광(R)의 간섭에 의해 생성된 것일 수 있다.Referring to Equation 1, the object hologram (U0(x,y,0)) does not include the object light (0) including the phase information of the object to be measured 50 at each point and the phase information of the object to be measured. It may be generated by interference of the non-referred reference light R.

또한 물체 홀로그램(U0(x,y,0))은 측정 대상 물체(50)의 각 지점(즉 각 x,y 지점)에서의 위상정보(즉 물체의 높이 정보)외에, 물체광 대물 렌즈(40)의 수차에 따른 오차 및 노이즈(가령 레이저의 광자(photon) 사용에 따른 스펙클 노이즈(speckle noise))등을 더 포함할 수 있다. In addition, the object hologram (U0(x,y,0)) is in addition to the phase information (that is, height information of the object) at each point (that is, each x,y point) of the object to be measured 50, the object light objective lens 40 ) And noise (eg, speckle noise due to the use of photons of the laser), etc. may be further included.

따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(90)는 영상 센서(80)가 획득한 이미지로부터 상술한 오차 및 노이즈 등을 제거하기 위해 후술하는 바와 같은 다양한 연산 과정을 수행할 수 있다.Accordingly, the processor 90 according to an embodiment of the present invention may perform various calculation processes as described below in order to remove the above-described error and noise from the image acquired by the image sensor 80.

본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(90)는 영상 센서(80)에 의해 획득된 이미지의 주파수 성분들을 확인할 수 있다. 가령 프로세서(90)는 이미지에 대한 2차원 푸리에 변환(2D Fourier Transform)을 수행하여, 이미지의 주파수 성분들을 확인할 수 있다. The processor 90 according to an embodiment of the present invention may check the frequency components of the image acquired by the image sensor 80. For example, the processor 90 may perform 2D Fourier Transform on the image to check the frequency components of the image.

바꾸어 말하면, 프로세서(90)는 물체 홀로그램(U0(x,y,0))의 위치 별 강도 정보(즉|(U0(x,y,0)|2)를 포함하는 이미지에 포함된 주파수 성분들을 확인할 수 있다. 이때 이미지는 실상(Real Image)에 대응되는 주파수 성분, 허상(Imaginary Image)에 대응되는 주파수 성분 및 DC 성분을 포함할 수 있다. In other words, the processor 90 stores the frequency components included in the image including the intensity information for each location of the object hologram (U0(x,y,0)) (that is, |(U0(x,y,0)| 2 )). In this case, the image may include a frequency component corresponding to a real image, a frequency component and a DC component corresponding to an immaginary image.

물론 이미지에는 전술한 세 가지 성분들(실상에 대응되는 주파수 성분, 허상에 대응되는 주파수 성분 및 DC 성분) 외에 다양한 성분들이 더 포함될 수 있다. 가령 이미지에는 노이즈에 의한 주파수 성분들이 더 포함될 수 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.Of course, the image may further include various components in addition to the above-described three components (a frequency component corresponding to an actual image, a frequency component corresponding to a virtual image, and a DC component). For example, the image may further include frequency components due to noise. However, this is merely an example and the spirit of the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(90)는 확인된 주파수 성분들 중에서 실상에 대응되는 성분들만 추출할 수 있다. 이때 프로세서(90)는 다양한 방식으로 실상에 대응되는 성분들을 추출할 수 있다. The processor 90 according to an embodiment of the present invention may extract only components corresponding to the actual among the identified frequency components. In this case, the processor 90 may extract components corresponding to the actual image in various ways.

가령 프로세서(90)는 이미지에 포함된 주파수 성분들 중에서 성분의 크기가 피크(Peak) 값을 갖는 성분들(이하 피크 성분들)을 추출하고, 추출된 피크 성분들 중에서 실상에 대응되는 피크 성분과 소성의 주파수 차이 이내인 성분들을 실상에 대응되는 성분들로 추출할 수 있다.For example, the processor 90 extracts components having a peak value (hereinafter, peak components) from among frequency components included in the image, and includes a peak component corresponding to the actual image among the extracted peak components. Components within the frequency difference of firing can be extracted as components corresponding to the actual reality.

이때 프로세서(90)는 실상에 대응되는 피크 성분을 중심으로 다양한 방식으로 실상에 대응되는 성분들을 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(90)는 실상에 대응되는 피크 성분을 중심으로 하는 십자가 영역 내의 주파수 성분들을 실상에 대응되는 성분들로 결정할 수 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.In this case, the processor 90 may determine the components corresponding to the actual image in various ways based on the peak component corresponding to the actual image. For example, the processor 90 may determine frequency components in the cross region centered on the peak component corresponding to the actual image as components corresponding to the actual image. However, this is merely an example and the spirit of the present invention is not limited thereto.

선택적 실시예에서 프로세서(90)는 자동 실상 좌표 정보 추출 알고리즘(Automatic real image spot-position extraction algorithm)을 이용하여 홀로그램에 포함되는 주파수 성분들 중에서 실상에 대응되는 성분들만 추출할 수 있다.In an optional embodiment, the processor 90 may extract only components corresponding to a real image from among frequency components included in the hologram using an automatic real image spot-position extraction algorithm.

본 발명에서 특정 주파수 성분을 '추출'하는 것은 해당 주파수 성분의 주파수와 해당 주파수 성분의 크기(또는 강도)를 추출하는 것을 의미할 수 있다.In the present invention,'extracting' a specific frequency component may mean extracting the frequency of the corresponding frequency component and the magnitude (or intensity) of the corresponding frequency component.

도 5는 도 4에 도시된 측정 대상 물체(50)의 일 부분에 대한 이미지의 주파수 성분을 도시한 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a frequency component of an image for a portion of the object to be measured 50 illustrated in FIG. 4.

전술한 바와 같이 프로세서(90)는 영상 센서(80)에 의해 획득된 이미지의 주파수 성분들을 확인할 수 있으며, 이에 따라 프로세서(90)는 실상에 대응되는 주파수 성분(911), 허상에 대응되는 주파수 성분(912) 및 DC 성분(913)을 포함하는 다양한 주파수 성분들을 확인할 수 있다.As described above, the processor 90 can check the frequency components of the image acquired by the image sensor 80, and accordingly, the processor 90 is a frequency component 911 corresponding to a real image and a frequency component corresponding to a virtual image. Various frequency components including 912 and DC component 913 can be identified.

또한 프로세서(90)는 확인된 성분들 중에서 실상에 대응되는 주파수 성분(911)만 추출할 수 있다. 이때 프로세서(90)는 가령 도 6에 도시된 바와 같이 실상에 대응되는 피크 성분(911A)을 중심으로 하는 십자가 영역 내의 주파수 성분들(911B)을 실상에 대응되는 성분들로 결정할 수 있다.In addition, the processor 90 may extract only the frequency component 911 corresponding to the actual image among the identified components. In this case, the processor 90 may determine, for example, frequency components 911B in the cross region centered on the peak component 911A corresponding to the actual image as components corresponding to the actual image as shown in FIG. 6.

본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(90)는 전술한 과정에 의해서 추출된 실상에 대응되는 주파수 성분들로부터 디지털 기준광을 생성할 수 있다. 이를 보다 상세히 살펴보면, 프로세서(90)는 실상에 대응되는 주파수 성분들에 기초하여 디지털 기준광의 전파 방향 및 파수를 산출할 수 있다. 바꾸어 말하면, 프로세서(90)는 디지털 기준광의 파수 벡터를 산출할 수 있다.The processor 90 according to an embodiment of the present invention may generate digital reference light from frequency components corresponding to the actual image extracted by the above-described process. Looking at this in more detail, the processor 90 may calculate the propagation direction and wave number of the digital reference light based on frequency components corresponding to the actual image. In other words, the processor 90 can calculate the wave number vector of the digital reference light.

또한 프로세서(90)는 디지털 기준광의 전파 방향 및 파수(또는 파수 벡터)에 기초하여 디지털 기준광을 생성하고, 하기 수학식 2에서와 같이 생성된 디지털 기준광(R(x,y))의 켤레 항을 구함으로써 보정광(Rc(x,y))을 생성할 수 있다.In addition, the processor 90 generates a digital reference light based on the propagation direction and wave number (or wave number vector) of the digital reference light, and calculates the conjugate term of the digital reference light R(x,y) generated as in Equation 2 below. By obtaining, correction light Rc(x,y) can be generated.

[수학식 2][Equation 2]

Rc(x,y)= conj[R(x,y)]Rc(x,y)= conj[R(x,y)]

이때 R(x,y)는 실상에 대응되는 주파수 성분들에 기초하여 생성된 디지털 기준광을 나타내고, Rc(x,y)는 보정광을 나타낸다.In this case, R(x,y) denotes digital reference light generated based on frequency components corresponding to the actual image, and Rc(x,y) denotes a correction light.

디지털 기준광(R(x,y))과 보정광(Rc(x,y))은 켤레 관계에 있으므로 도 7a 및 도 7c에 도시된 바와 같이 강도는 동일하고, 도 7b 및 도 7d에 도시된 바와 같이 위상은 반대일 수 있다. 여기서 도 7a는 디지털 기준광(R(x,y))의 강도를 도시한 도면이고, 도 7b는 기준광의 위상을 도시한 도면이고, 도 7c는 보정광(Rc(x,y))의 강도를 도시한 도면이고, 도 7d는 보정광의 위상을 도시한 도면이다.Since the digital reference light (R(x,y)) and the correction light (Rc(x,y)) are in a conjugate relationship, the intensity is the same as shown in FIGS. 7A and 7C, and as shown in FIGS. 7B and 7D. Likewise, the phase can be reversed. Here, FIG. 7A is a diagram showing the intensity of the digital reference light R(x,y), FIG. 7B is a diagram showing the phase of the reference light, and FIG. 7C shows the intensity of the correction light Rc(x,y). Fig. 7D is a diagram showing the phase of the correction light.

생성된 보정광(Rc(x,y))은 후술하는 실상 홀로그램(Um(x,y,0))의 보정에 사용될 수 있다.The generated correction light Rc(x,y) may be used for correction of a real hologram Um(x,y,0) to be described later.

한편 '디지털 기준광'은 전술한 광 분할기(30)가 단일 파장의 광으로부터 생성한 기준광(R)과 동일한 성질을 갖는 광으로, 프로세서(90)가 영상 센서(80)에 의해 획득된 이미지로부터 복원한 가상의 광일 수 있다.Meanwhile, the'digital reference light' is light having the same properties as the reference light R generated by the above-described light splitter 30 from light of a single wavelength, and the processor 90 is restored from the image acquired by the image sensor 80 It could be a virtual light.

본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(90)는 전술한 과정에 의해서 추출된 실상에 대응되는 주파수 성분들에 기초하여 실상 홀로그램을 생성할 수 있다. 가령 프로세서(90)는 실상에 대응되는 주파수 성분들에 대해 역 2차원 푸리에 변환(Inverse 2D Fourier transform)을 수행하여 도 8과 같은 실상 홀로그램을 생성할 수 있다. The processor 90 according to an embodiment of the present invention may generate a real hologram based on frequency components corresponding to the real image extracted by the above-described process. For example, the processor 90 may generate a real hologram as shown in FIG. 8 by performing an inverse 2D Fourier transform on frequency components corresponding to the real image.

이때 실상 홀로그램은 아래의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.In this case, the hologram can be represented by Equation 3 below.

[수학식 3][Equation 3]

Um(x,y,0)=O(x,y)R*(x,y)Um(x,y,0)=O(x,y)R*(x,y)

여기서 Um(x,y,0)는 실상 홀로그램을 나타내며, O(x,y)는 물체광(O)을 나타내고, R*(x,y)는 기준광(R)의 복소 공액을 나타낸다.Here, Um(x,y,0) represents a real hologram, O(x,y) represents an object light (O), and R*(x,y) represents a complex conjugate of the reference light (R).

한편 이와 같은 실상 홀로그램(Um(x,y,0))은 측정 대상 물체(50)의 높이에 관한 정보 외에, 기준광(R)에 대한 정보 및 물체광 대물 렌즈(40)의 수차에 의한 오차를 포함할 수 있다. Meanwhile, the real hologram Um(x,y,0) includes information on the reference light R and errors due to aberration of the object light objective lens 40 in addition to information on the height of the object to be measured 50. Can include.

따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(90)는 기준광(R)에 의한 영향 및 물체광 대물 렌즈(40)의 수차에 의한 오차를 고려하여 실상 홀로그램(Um(x,y,0))으로부터 보정 홀로그램(Uc(x,y,0))을 생성할 수 있다. Accordingly, the processor 90 according to an embodiment of the present invention takes into account the effect of the reference light R and the error due to the aberration of the object light objective lens 40 from the actual hologram Um(x,y,0). It is possible to generate a correction hologram Uc(x,y,0).

가령 프로세서(90)는 아래의 수학식 4와 같이 실상 홀로그램(Um(x,y,0))에 보정광에 대한 항(Rc(x,y))과 곡률 수차 보정에 대한 항(Rca(x,y))을 곱함으로써 보정 홀로그램(Uc(x,y,0))을 생성할 수 있다. For example, as shown in Equation 4 below, the processor 90 has a term for corrected light (Rc(x,y)) and a term for curvature aberration correction (Rca(x)) in a real hologram (Um(x,y,0)). The correction hologram Uc(x,y,0)) can be generated by multiplying by ,y)).

[수학식 4][Equation 4]

Uc(x,y,0)=Um(x,y,0)Rc(x,y)Rca(x,y)Uc(x,y,0)=Um(x,y,0)Rc(x,y)Rca(x,y)

여기서 Uc(x,y,0)는 기준광(R)에 대한 정보 및 물체광 대물 렌즈(40)의 수차 정보가 제거된 보정 홀로그램을 나타내고, Um(x,y,0)는 실상 홀로그램을 나타내며, Rc(x,y)는 보정광에 대한 항을 나타내고, Rca(x,y) 곡률 수차 보정에 대한 항을 나타낸다.Here, Uc(x,y,0) denotes a correction hologram from which information on the reference light R and aberration information of the object light objective lens 40 are removed, and Um(x,y,0) denotes a real hologram, Rc(x,y) denotes a term for correction light, and Rca(x,y) denotes a term for curvature aberration correction.

한편 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(90)는 다양한 방법으로 전술한 곡률 수차 보정에 대한 항(Rca(x,y))을 생성할 수 있다.Meanwhile, the processor 90 according to an embodiment of the present invention may generate a term (Rca(x,y)) for the above-described curvature aberration correction in various ways.

가령 프로세서(90)는 실상 홀로그램(Um(x,y,0))에 보정광에 대한 항(Rc(x,y))만 곱해진 홀로그램(이하 중간 홀로그램)으로부터 측정 대상 물체(50)의 3차원 형상을 생성하고, 생성된 3차원 형상으로부터 곡률 수차 보정에 대한 항(Rca(x,y))을 생성할 수 있다. For example, the processor 90 is actually the hologram (Um(x,y,0)) multiplied by only the term (Rc(x,y)) for the corrected light (hereinafter, referred to as the intermediate hologram). A dimensional shape may be generated, and a term for curvature aberration correction (Rca(x,y)) may be generated from the generated 3D shape.

이를 보다 자세히 살펴보면, 프로세서(90)는 중간 홀로그램으로부터 생성된 측정 대상 물체(50)의 3차원 형상으로부터 곡률 수차 보정항을 결정하는 적어도 하나의 파라미터를 결정할 수 있다. 이때 파라미터는 가령 반구형의 곡면을 정의하는 중심점의 좌표 및 반지름을 포함할 수 있다.Looking at this in more detail, the processor 90 may determine at least one parameter for determining the curvature aberration correction term from the three-dimensional shape of the measurement target object 50 generated from the intermediate hologram. In this case, the parameter may include, for example, a coordinate and a radius of a center point defining a hemispherical curved surface.

도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(90)가 중간 홀로그램으로부터 곡률 수차 보정항을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.9 and 10 are diagrams for explaining a method of determining, by the processor 90, a curvature aberration correction term from an intermediate hologram according to an embodiment of the present invention.

설명의 편의를 위하여 영상 센서(80)가 도 3b의 직육면체 형상의 구조물(51D)에 대한 이미지를 획득하였고, 프로세서(90)가 전술한 과정에 따라 구조물(51D)에 대한 중간 홀로그램을 생성하였다고 가정한다. 또한 구조물(51D)에 대한 중간 홀로그램으로부터 생성된 구조물(51D)의 3차원 형상(920)은 도 9에 도시된 바와 같다고 가정한다.For convenience of explanation, it is assumed that the image sensor 80 acquires an image of the rectangular parallelepiped-shaped structure 51D of FIG. 3B, and that the processor 90 generates an intermediate hologram of the structure 51D according to the above-described process. do. In addition, it is assumed that the three-dimensional shape 920 of the structure 51D generated from the intermediate hologram of the structure 51D is as shown in FIG. 9.

전술한 가정 하에, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(90)는 3차원 형상(920)으로부터 곡률 수차 보정항을 결정하는 적어도 하나의 파라미터를 결정할 수 있다. 가령 프로세서(90)는 도 10에 도시된 바와 같은 3차원 형상(920)의 I-I단면 상의 곡선으로부터 반구형의 곡면의 중심점의 좌표(Cx, Cy) 및 곡면의 반지름(r)을 파라미터로써 결정할 수 있다. 이때 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(90)는 I-I단면와 같은 절단면이 3차원 형상(920)의 중심점(즉 반구형 형상의 중심점)을 포함하도록 절단면의 위치 및/또는 방향을 결정할 수 있다. 또한 프로세서(90)는 I-I단면와 같은 절단면이 물체광(0)의 진행 방향과 평행하도록 결정할 수도 있다.Under the above assumption, the processor 90 according to an embodiment of the present invention may determine at least one parameter for determining the curvature aberration correction term from the 3D shape 920. For example, the processor 90 may determine the coordinates (Cx, Cy) of the center point of the hemispherical curved surface and the radius (r) of the curved surface from the curve on the II section of the three-dimensional shape 920 as shown in FIG. 10 as parameters. . At this time, the processor 90 according to an embodiment of the present invention may determine the position and/or direction of the cut surface such that the cut surface such as the I-I cross-section includes the center point of the 3D shape 920 (ie, the center point of the hemispherical shape). In addition, the processor 90 may determine that a cut surface such as an I-I cross-section is parallel to the traveling direction of the object light 0.

본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(90)는 전술한 과정에 의해서 결정된 적어도 하나의 파라미터에 기초하여 곡률 수차 보정항을 생성(또는 결정)할 수 있다. 가령 프로세서(90)는 곡면의 중심점의 좌표(Cx, Cy) 및 곡면의 반지름(r)을 참조하여 3차원 공간상에서 곡면을 생성하고, 생성된 곡면으로부터 각 x,y 지점의 위상 보정에 반영될 정보를 생성하는 방식으로 곡률 수차 보정항을 생성(또는 결정)할 수 있다.The processor 90 according to an embodiment of the present invention may generate (or determine) a curvature aberration correction term based on at least one parameter determined by the above-described process. For example, the processor 90 generates a curved surface in 3D space by referring to the coordinates (Cx, Cy) of the center point of the curved surface and the radius (r) of the curved surface, and reflected in the phase correction of each x,y point from the generated curved surface. The curvature aberration correction term can be generated (or determined) by generating information.

선택적 실시예에서, 프로세서(90)는 형상을 미리 알고 있는 측정 대상 물체(가령 모든 x,y 좌표에서의 z값이 동일한 물체)의 중간 홀로그램으로부터 보정항을 결정할 수도 있다. In an alternative embodiment, the processor 90 may determine the correction term from an intermediate hologram of an object to be measured (eg, an object having the same z value in all x,y coordinates) whose shape is known in advance.

형상을 미리 알고 있는 측정 대상 물체의 경우 각 x, y 지점에서의 z값을 미리 알고 있으므로, 프로세서(90)는 중간 홀로그램으로부터 생성된 측정 대상 물체의 3차원 형상과 알고 있는 측정 대상 물체의 형상의 각 x, y 지점에서의 z값의 차이를 확인하는 방식으로 보정항을 결정할 수도 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.In the case of a measurement object whose shape is known in advance, since the z value at each x and y point is known in advance, the processor 90 determines the three-dimensional shape of the measurement object generated from the intermediate hologram and the known shape of the measurement object The correction term can also be determined by checking the difference between the z values at each x and y point. However, this is merely an example and the spirit of the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(90)는 보정 홀로그램(Uc(x,y,0))에 기초하여 측정 대상 물체(50)의 3차원 형상을 생성할 수 있다. 바꾸어 말하면, 프로세서(90)는 각 x, y 지점에서의 물체의 z 방향으로의 높이를 산출할 수 있다.The processor 90 according to an embodiment of the present invention may generate a three-dimensional shape of the measurement target object 50 based on the correction hologram Uc(x,y,0). In other words, the processor 90 may calculate the height of the object at each x and y point in the z direction.

가령 프로세서(90)는 보정 홀로그램(Uc(x,y,0))을 복원 영상면의 정보로 변환할 수 있다. 이때 복원 영상면은 프로세서에 의해 측정 대상 물체와 영상 센서 사이의 거리에 대응하는 거리만큼의 가상적인 영상 표시 평면을 의미하는 것으로, 프로세서(90)에 의해 계산 및 시뮬레이션되는 가상의 면일 수 있다. For example, the processor 90 may convert the correction hologram Uc(x,y,0) into information on the reconstructed image plane. In this case, the reconstructed image plane means a virtual image display plane corresponding to a distance corresponding to the distance between the object to be measured and the image sensor by the processor, and may be a virtual plane calculated and simulated by the processor 90.

프로세서(90)는 복원 영상면을 고려하여 복원된 정보로부터 도 11과 같이 x, y 지점에서의 물체의 z 방향으로의 높이를 산출할 수 있다. 도 11에는 측정 대상 물체(50) 상에 배치된 두 개의 직육면체 형상의 구조물(51A 및 51B)의 3차원 형상이 예시적으로 도시되었다.The processor 90 may calculate the height of the object at the x and y points in the z direction from the reconstructed information in consideration of the reconstructed image plane. In FIG. 11, the three-dimensional shape of the two rectangular parallelepiped-shaped structures 51A and 51B disposed on the object 50 to be measured is illustrated as an example.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래피 복원 장치(1)에 의해 수행되는 측정 대상 물체(50)의 3차원 형상 정보를 생성하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 11에서 설명한 내용과 중복되는 내용의 설명은 생략하되, 도 1 내지 도 11을 함께 참조하여 설명한다.12 is a flowchart illustrating a method of generating 3D shape information of an object to be measured 50 performed by the holographic restoration apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, descriptions of contents overlapping with those described in FIGS. 1 to 11 will be omitted, but will be described with reference to FIGS. 1 to 11.

본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래피 복원 장치(1)는 측정 대상 물체(50)의 이미지를 획득할 수 있다.(S1201)The holographic restoration apparatus 1 according to an embodiment of the present invention may acquire an image of the object to be measured 50 (S1201).

본 발명에서 측정 대상 물체(50)의 '이미지(Image)'는 측정 대상 물체(50)에 대한 물체 홀로그램(U0(x,y,0))의 각 위치에서의 강도(Intensity) 정보(즉|(U0(x,y,0)|2)를 포함할 수 있으며, 상술한 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.In the present invention, the'Image' of the object to be measured 50 is information on the intensity at each position of the hologram (U0(x,y,0)) of the object to be measured 50 (ie | (U0(x,y,0)| 2 ) may be included, and may be expressed as in Equation 1 above.

가령 홀로그래피 복원 장치(1)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 측정 대상 물체(50)의 일 부분에 대해서(예컨대, 51A 및 51B를 포함하는 부분)에 대해서 도 4에 도시된 바와 같은 이미지를 획득할 수 있다. For example, the holographic restoration apparatus 1 acquires an image as shown in FIG. 4 for a part of the object to be measured 50 shown in FIGS. 3A and 3B (eg, a part including 51A and 51B). can do.

홀로그래피 복원 장치(1)에 의해 획득된 이미지는 전술한 바와 같이 물체 홀로그램(U0(x,y,0))의 각 위치에서의 강도(Intensity) 정보를 포함하므로, 홀로그래피 복원 장치(1)가 획득한 일반적인(즉 물체광(O)으로만 촬영한) 측정 대상 물체(50)의 이미지와 상이할 수 있다.Since the image acquired by the holographic restoration apparatus 1 includes intensity information at each position of the object hologram U0(x,y,0) as described above, the holographic restoration apparatus 1 is acquired. It may be different from the image of the object 50 to be measured in one general (that is, taken only with the object light O).

수학식 1을 참조하면 물체 홀로그램(U0(x,y,0))은 각 지점에서의 측정 대상 물체(50)의 위상 정보를 포함하는 물체광(0)과 측정 대상 물체의 위상 정보를 포함하지 않는 기준광(R)의 간섭에 의해 생성된 것일 수 있다.Referring to Equation 1, the object hologram (U0(x,y,0)) does not include the object light (0) including the phase information of the object to be measured 50 at each point and the phase information of the object to be measured. It may be generated by interference of the non-referred reference light R.

또한 물체 홀로그램(U0(x,y,0))은 측정 대상 물체(50)의 각 지점(즉 각 x,y 지점)에서의 위상정보(즉 물체의 높이 정보)외에, 물체광 대물 렌즈(40)의 수차에 따른 오차 및 노이즈(가령 레이저의 광자(photon) 사용에 따른 스펙클 노이즈(speckle noise))등을 더 포함할 수 있다. In addition, the object hologram (U0(x,y,0)) is in addition to the phase information (that is, height information of the object) at each point (that is, each x,y point) of the object to be measured 50, the object light objective lens 40 ) And noise (eg, speckle noise due to the use of photons of the laser), etc. may be further included.

따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래피 복원 장치(1)는 홀로그래피 복원 장치(1)가 획득한 이미지로부터 상술한 오차 및 노이즈 등을 제거하기 위해 단계 S1202 내지 단계 S1207의 연산 과정을 수행할 수 있다.Accordingly, the holographic restoration apparatus 1 according to an embodiment of the present invention may perform the calculation process of steps S1202 to S1207 to remove the above-described error and noise from the image obtained by the holographic restoration apparatus 1. .

본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래피 복원 장치(1)는 홀로그래피 복원 장치(1)에 의해 획득된 이미지의 주파수 성분들을 확인할 수 있다.(S1202) 가령 홀로그래피 복원 장치(1)는 이미지에 대한 2차원 푸리에 변환(2D Fourier Transform)을 수행하여, 이미지의 주파수 성분들을 확인할 수 있다. The holography restoration apparatus 1 according to an embodiment of the present invention may check the frequency components of the image acquired by the holography restoration apparatus 1 (S1202). For example, the holography restoration apparatus 1 By performing a Fourier Transform (2D Fourier Transform), it is possible to check the frequency components of the image.

바꾸어 말하면, 홀로그래피 복원 장치(1)는 물체 홀로그램(U0(x,y,0))의 위치 별 강도 정보(즉|(U0(x,y,0)|2)를 포함하는 이미지에 포함된 주파수 성분들을 확인할 수 있다. 이때 이미지는 실상(Real Image)에 대응되는 주파수 성분, 허상(Imaginary Image)에 대응되는 주파수 성분 및 DC 성분을 포함할 수 있다. In other words, the holographic restoration apparatus 1 includes the intensity information for each location of the object hologram (U0(x,y,0)) (ie |(U0(x,y,0)| 2 )). In this case, the image may include a frequency component corresponding to a real image, a frequency component corresponding to an immaginary image, and a DC component.

물론 이미지에는 전술한 세 가지 성분들(실상에 대응되는 주파수 성분, 허상에 대응되는 주파수 성분 및 DC 성분) 외에 다양한 성분들이 더 포함될 수 있다. 가령 이미지에는 노이즈에 의한 주파수 성분들이 더 포함될 수 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.Of course, the image may further include various components in addition to the above-described three components (a frequency component corresponding to an actual image, a frequency component corresponding to a virtual image, and a DC component). For example, the image may further include frequency components due to noise. However, this is merely an example and the spirit of the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래피 복원 장치(1)는 확인된 주파수 성분들 중에서 실상에 대응되는 성분들만 추출할 수 있다.(S1203) 이때 홀로그래피 복원 장치(1)는 다양한 방식으로 실상에 대응되는 성분들을 추출할 수 있다. The holographic restoration apparatus 1 according to an embodiment of the present invention may extract only the components corresponding to the real image among the identified frequency components. (S1203) At this time, the holographic restoration apparatus 1 Components can be extracted.

가령 홀로그래피 복원 장치(1)는 이미지에 포함된 주파수 성분들 중에서 성분의 크기가 피크(Peak) 값을 갖는 성분들(이하 피크 성분들)을 추출하고, 추출된 피크 성분들 중에서 실상에 대응되는 피크 성분과 소성의 주파수 차이 이내인 성분들을 실상에 대응되는 성분들로 추출할 수 있다.For example, the holographic restoration apparatus 1 extracts components (hereinafter referred to as peak components) having a peak value among frequency components included in an image, and peaks corresponding to the actual image among the extracted peak components. Components within the frequency difference between the component and the firing can be extracted as components corresponding to the actual reality.

이때 홀로그래피 복원 장치(1)는 실상에 대응되는 피크 성분을 중심으로 다양한 방식으로 실상에 대응되는 성분들을 결정할 수 있다. 예를 들어, 홀로그래피 복원 장치(1)는 실상에 대응되는 피크 성분을 중심으로 하는 십자가 영역 내의 주파수 성분들을 실상에 대응되는 성분들로 결정할 수 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.At this time, the holographic restoration apparatus 1 may determine components corresponding to the actual image in various ways based on the peak component corresponding to the actual image. For example, the holographic restoration apparatus 1 may determine frequency components in a cross region centered on a peak component corresponding to the actual image as components corresponding to the actual image. However, this is merely an example and the spirit of the present invention is not limited thereto.

선택적 실시예에서 홀로그래피 복원 장치(1)는 자동 실상 좌표 정보 추출 알고리즘(Automatic real image spot-position extraction algorithm)을 이용하여 홀로그램에 포함되는 주파수 성분들 중에서 실상에 대응되는 성분들만 추출할 수 있다.In an optional embodiment, the holographic reconstructing apparatus 1 may extract only components corresponding to a real image from among frequency components included in a hologram using an automatic real image spot-position extraction algorithm.

본 발명에서 특정 주파수 성분을 '추출'하는 것은 해당 주파수 성분의 주파수와 해당 주파수 성분의 크기(또는 강도)를 추출하는 것을 의미할 수 있다.In the present invention,'extracting' a specific frequency component may mean extracting the frequency of the corresponding frequency component and the magnitude (or intensity) of the corresponding frequency component.

다시 도 5를 참조하면, 홀로그래피 복원 장치(1)는 홀로그래피 복원 장치(1)에 의해 획득된 이미지의 주파수 성분들을 확인할 수 있으며, 이에 따라 홀로그래피 복원 장치(1)는 실상에 대응되는 주파수 성분(911), 허상에 대응되는 주파수 성분(912) 및 DC 성분(913)을 포함하는 다양한 주파수 성분들을 확인할 수 있다.Referring back to FIG. 5, the holography restoration apparatus 1 can check the frequency components of the image acquired by the holography restoration apparatus 1, and accordingly, the holography restoration apparatus 1 ), various frequency components including a frequency component 912 and a DC component 913 corresponding to the virtual image can be identified.

또한 홀로그래피 복원 장치(1)는 확인된 성분들 중에서 실상에 대응되는 주파수 성분(911)만 추출할 수 있다. 이때 홀로그래피 복원 장치(1)는 가령 도 6에 도시된 바와 같이 실상에 대응되는 피크 성분(911A)을 중심으로 하는 십자가 영역 내의 주파수 성분들(911B)을 실상에 대응되는 성분들로 결정할 수 있다.Also, the holographic restoration apparatus 1 may extract only the frequency component 911 corresponding to the actual image among the identified components. In this case, the holographic restoration apparatus 1 may determine frequency components 911B in the cross region centered on the peak component 911A corresponding to the actual image as components corresponding to the actual image, as illustrated in FIG. 6.

본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래피 복원 장치(1)는 전술한 과정에 의해서 추출된 실상에 대응되는 주파수 성분들로부터 디지털 기준광을 생성할 수 있다.(S1204) 이를 보다 상세히 살펴보면, 홀로그래피 복원 장치(1)는 실상에 대응되는 주파수 성분들에 기초하여 디지털 기준광의 전파 방향 및 파수를 산출할 수 있다. 바꾸어 말하면, 홀로그래피 복원 장치(1)는 디지털 기준광의 파수 벡터를 산출할 수 있다.The holographic restoration apparatus 1 according to an embodiment of the present invention may generate a digital reference light from frequency components corresponding to the actual image extracted by the above-described process (S1204). [0048] Looking in more detail, the holographic restoration apparatus ( 1) can calculate the propagation direction and wave number of the digital reference light based on frequency components corresponding to the actual image. In other words, the holographic restoration apparatus 1 can calculate the wave number vector of the digital reference light.

또한 홀로그래피 복원 장치(1)는 디지털 기준광의 전파 방향 및 파수(또는 파수 벡터)에 기초하여 디지털 기준광을 생성하고, 상술한 수학식 2에서와 같이 생성된 디지털 기준광(R(x,y))의 켤레 항을 구함으로써 보정광(Rc(x,y))을 생성할 수 있다.Further, the holographic restoration apparatus 1 generates a digital reference light based on the propagation direction and wave number (or wave number vector) of the digital reference light, and the digital reference light R(x,y) generated as in Equation 2 Correction light (Rc(x,y)) can be generated by finding the conjugate term.

디지털 기준광(R(x,y))과 보정광(Rc(x,y))은 켤레 관계에 있으므로 도 7a 및 도 7c에 도시된 바와 같이 강도는 동일하고, 도 7b 및 도 7d에 도시된 바와 같이 위상은 반대일 수 있다. 여기서 도 7a는 디지털 기준광(R(x,y))의 강도를 도시한 도면이고, 도 7b는 기준광의 위상을 도시한 도면이고, 도 7c는 보정광(Rc(x,y))의 강도를 도시한 도면이고, 도 7d는 보정광의 위상을 도시한 도면이다.Since the digital reference light (R(x,y)) and the correction light (Rc(x,y)) are in a conjugate relationship, the intensity is the same as shown in FIGS. 7A and 7C, and as shown in FIGS. 7B and 7D. Likewise, the phase can be reversed. Here, FIG. 7A is a diagram showing the intensity of the digital reference light R(x,y), FIG. 7B is a diagram showing the phase of the reference light, and FIG. 7C shows the intensity of the correction light Rc(x,y). Fig. 7D is a diagram showing the phase of the correction light.

생성된 보정광(Rc(x,y))은 후술하는 실상 홀로그램(Um(x,y,0))의 보정에 사용될 수 있다.The generated correction light Rc(x,y) may be used for correction of a real hologram Um(x,y,0) to be described later.

한편 '디지털 기준광'은 전술한 광 분할기(30)가 단일 파장의 광으로부터 생성한 기준광(R)과 동일한 성질을 갖는 광으로, 홀로그래피 복원 장치(1)가 홀로그래피 복원 장치(1)에 의해 획득된 이미지로부터 복원한 가상의 광일 수 있다.On the other hand,'digital reference light' is light having the same properties as the reference light R generated by the above-described light splitter 30 from light of a single wavelength, and the holography restoration apparatus 1 is obtained by the holography restoration apparatus 1. It may be a virtual light restored from an image.

본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래피 복원 장치(1)는 전술한 과정에 의해서 추출된 실상에 대응되는 주파수 성분들에 기초하여 실상 홀로그램도 생성할 수 있다.(S1204) 가령 홀로그래피 복원 장치(1)는 실상에 대응되는 주파수 성분들에 대해 역 2차원 푸리에 변환(Inverse 2D Fourier transform)을 수행하여 도 8과 같은 실상 홀로그램을 생성할 수 있다. 이때 실상 홀로그램은 상술한 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.The holographic restoration apparatus 1 according to an embodiment of the present invention may also generate a real hologram based on frequency components corresponding to the real image extracted by the above-described process (S1204). For example, the holographic restoration apparatus 1 8 may generate a real hologram as shown in FIG. 8 by performing an inverse 2D Fourier transform on frequency components corresponding to the real image. In this case, the hologram can be represented as in Equation 3 above.

본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래피 복원 장치(1)는 곡률 수차 보정에 대한 항(Rca(x,y))을 생성하기 위하여 중간 홀로그램을 생성할 수 있다.(S1205) 가령 홀로그래피 복원 장치(1)는 실상 홀로그램(Um(x,y,0))에 보정광에 대한 항(Rc(x,y))을 곱함으로써 중간 홀로그램을 생성할 수 있다. 생성된 중간 홀로그램은 단계 S1206에서 곡률 수차 보정정보를 생성하는데 사용될 수 있다.The holographic restoration apparatus 1 according to an embodiment of the present invention may generate an intermediate hologram to generate a term (Rca(x,y)) for curvature aberration correction (S1205). For example, the holographic restoration apparatus 1 ) Can generate an intermediate hologram by multiplying the actual hologram Um(x,y,0) by the term Rc(x,y) for the correction light. The generated intermediate hologram may be used to generate curvature aberration correction information in step S1206.

본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래피 복원 장치(1)는 단계 S1205에서 생성된 중간 홀로그램으로부터 측정 대상 물체(50)의 3차원 형상을 생성하고, 생성된 3차원 형상으로부터 곡률 수차 보정에 대한 항(Rca(x,y))을 생성할 수 있다.(S1206) 이를 보다 자세히 살펴보면, 홀로그래피 복원 장치(1)는 중간 홀로그램으로부터 생성된 측정 대상 물체(50)의 3차원 형상으로부터 곡률 수차 보정항을 결정하는 적어도 하나의 파라미터를 결정할 수 있다. 이때 파라미터는 가령 반구형의 곡면을 정의하는 중심점의 좌표 및 반지름을 포함할 수 있다.The holographic restoration apparatus 1 according to an embodiment of the present invention generates a three-dimensional shape of the object to be measured 50 from the intermediate hologram generated in step S1205, and a term for curvature aberration correction from the generated three-dimensional shape ( Rca(x,y)) can be generated. (S1206) Looking more closely at this, the holographic restoration apparatus 1 determines a curvature aberration correction term from the three-dimensional shape of the object 50 generated from the intermediate hologram. It is possible to determine at least one parameter. In this case, the parameter may include, for example, a coordinate and a radius of a center point defining a hemispherical curved surface.

다시 도 9 및 도 10을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래피 복원 장치(1)가 중간 홀로그램으로부터 곡률 수차 보정항을 결정하는 방법을 설명한다. 설명의 편의를 위하여 홀로그래피 복원 장치(1)가 도 3b의 직육면체 형상의 구조물(51D)에 대한 이미지를 획득하였고, 홀로그래피 복원 장치(1)가 전술한 과정에 따라 구조물(51D)에 대한 중간 홀로그램을 생성하였다고 가정한다. 또한 구조물(51D)에 대한 중간 홀로그램으로부터 생성된 구조물(51D)의 3차원 형상(920)은 도 9에 도시된 바와 같다고 가정한다.Referring again to FIGS. 9 and 10, a method of determining a curvature aberration correction term from an intermediate hologram by the holographic restoration apparatus 1 according to an embodiment of the present invention will be described. For convenience of explanation, the holographic restoration apparatus 1 obtained an image of the rectangular parallelepiped structure 51D of FIG. 3B, and the holographic restoration apparatus 1 generates an intermediate hologram of the structure 51D according to the above-described process. Is assumed to have been created. In addition, it is assumed that the three-dimensional shape 920 of the structure 51D generated from the intermediate hologram of the structure 51D is as shown in FIG. 9.

전술한 가정 하에, 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래피 복원 장치(1)는 3차원 형상(920)으로부터 곡률 수차 보정항을 결정하는 적어도 하나의 파라미터를 결정할 수 있다. 가령 홀로그래피 복원 장치(1)는 도 10에 도시된 바와 같은 3차원 형상(920)의 I-I단면 상의 곡선으로부터 반구형의 곡면의 중심점의 좌표(Cx, Cy) 및 곡면의 반지름(r)을 파라미터로써 결정할 수 있다. 이때 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래피 복원 장치(1)는 I-I단면와 같은 절단면이 3차원 형상(920)의 중심점(즉 반구형 형상의 중심점)을 포함하도록 절단면의 위치 및/또는 방향을 결정할 수 있다. 또한 홀로그래피 복원 장치(1)는 I-I단면와 같은 절단면이 물체광(0)의 진행 방향과 평행하도록 결정할 수도 있다.Under the above-described assumption, the holographic restoration apparatus 1 according to an exemplary embodiment of the present invention may determine at least one parameter for determining a curvature aberration correction term from the three-dimensional shape 920. For example, the holographic restoration apparatus 1 determines the coordinates (Cx, Cy) of the center point of the hemispherical curved surface and the radius (r) of the curved surface from the curve on the II section of the three-dimensional shape 920 as shown in FIG. 10 as parameters. I can. At this time, the holographic restoration apparatus 1 according to an embodiment of the present invention may determine the position and/or direction of the cut surface such that the cut surface such as the II cross-section includes the center point of the three-dimensional shape 920 (ie, the center point of the hemispherical shape). . Further, the holographic restoration apparatus 1 may determine such that a cut surface such as an I-I cross-section is parallel to the traveling direction of the object light 0.

본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래피 복원 장치(1)는 전술한 과정에 의해서 결정된 적어도 하나의 파라미터에 기초하여 곡률 수차 보정항을 생성(또는 결정)할 수 있다. 가령 홀로그래피 복원 장치(1)는 곡면의 중심점의 좌표(Cx, Cy) 및 곡면의 반지름(r)을 참조하여 3차원 공간상에서 곡면을 생성하고, 생성된 곡면으로부터 각 x,y 지점의 위상 보정에 반영될 정보를 생성하는 방식으로 곡률 수차 보정항을 생성(또는 결정)할 수 있다.The holographic restoration apparatus 1 according to an embodiment of the present invention may generate (or determine) a curvature aberration correction term based on at least one parameter determined by the above-described process. For example, the holographic restoration apparatus 1 creates a curved surface in a three-dimensional space by referring to the coordinates (Cx, Cy) of the center point of the curved surface and the radius (r) of the curved surface, and performs phase correction of each x,y point from the generated curved surface. A curvature aberration correction term may be generated (or determined) in a manner of generating information to be reflected.

선택적 실시예에서, 홀로그래피 복원 장치(1)는 형상을 미리 알고 있는 측정 대상 물체(가령 모든 x,y 좌표에서의 z값이 동일한 물체)의 중간 홀로그램으로부터 보정항을 결정할 수도 있다. In an alternative embodiment, the holographic restoration apparatus 1 may determine a correction term from an intermediate hologram of an object to be measured (for example, an object having the same z value in all x and y coordinates) whose shape is known in advance.

형상을 미리 알고 있는 측정 대상 물체의 경우 각 x, y 지점에서의 z값을 미리 알고 있으므로, 홀로그래피 복원 장치(1)는 중간 홀로그램으로부터 생성된 측정 대상 물체의 3차원 형상과 알고 있는 측정 대상 물체의 형상의 각 x, y 지점에서의 z값의 차이를 확인하는 방식으로 보정항을 결정할 수도 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.In the case of an object to be measured whose shape is known in advance, since the z value at each x and y point is known in advance, the holographic restoration device (1) is the three-dimensional shape of the object to be measured and the object to be measured. The correction term can also be determined by checking the difference between the z values at each x and y point of the shape. However, this is merely an example and the spirit of the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래피 복원 장치(1)는 기준광(R)에 의한 영향 및 물체광 대물 렌즈(40)의 수차에 의한 오차를 고려하여 실상 홀로그램(Um(x,y,0))으로부터 보정 홀로그램(Uc(x,y,0))을 생성할 수 있다.(S1207) 가령 홀로그래피 복원 장치(1)는 전술한 수학식 4와 같이 실상 홀로그램(Um(x,y,0))에 보정광에 대한 항(Rc(x,y))과 곡률 수차 보정에 대한 항(Rca(x,y))을 곱함으로써 보정 홀로그램(Uc(x,y,0))을 생성할 수 있다. 이때 보정광에 대한 항(Rc(x,y))은 단계 S1204에서 생성된 것일 수 있고, 곡률 수차 보정에 대한 항(Rca(x,y))은 단계 S1206에서 생성된 것일 수 있다.The holographic restoration apparatus 1 according to an embodiment of the present invention is a real hologram (Um(x,y,0)) in consideration of the effect of the reference light R and the error due to the aberration of the object light objective lens 40. The correction hologram Uc(x,y,0) can be generated from (S1207). For example, the holographic restoration apparatus 1 is actually a hologram Um(x,y,0) as in Equation 4 above. The correction hologram Uc(x,y,0) can be generated by multiplying the term for correction light (Rc(x,y)) and the term for curvature aberration correction (Rca(x,y)). At this time, the term (Rc(x,y)) for the correction light may be generated in step S1204, and the term for curvature aberration correction (Rca(x,y)) may be generated in step S1206.

본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래피 복원 장치(1)는 보정 홀로그램(Uc(x,y,0))에 기초하여 측정 대상 물체(50)의 3차원 형상 정보를 생성할 수 있다.(S1208) 바꾸어 말하면, 홀로그래피 복원 장치(1)는 각 x, y 지점에서의 물체의 z 방향으로의 높이를 산출할 수 있다.The holographic restoration apparatus 1 according to an embodiment of the present invention may generate 3D shape information of the object to be measured 50 based on the correction hologram Uc(x,y,0) (S1208). In other words, the holographic restoration apparatus 1 can calculate the height of the object at each x and y point in the z direction.

가령 홀로그래피 복원 장치(1)는 보정 홀로그램(Uc(x,y,0))을 복원 영상면의 정보로 변환할 수 있다. 이때 복원 영상면은 프로세서에 의해 측정 대상 물체와 영상 센서 사이의 거리에 대응하는 거리만큼의 가상적인 영상 표시 평면을 의미하는 것으로, 홀로그래피 복원 장치(1)에 의해 계산 및 시뮬레이션되는 가상의 면일 수 있다. For example, the holographic restoration apparatus 1 may convert the correction hologram Uc(x,y,0) into information on the reconstructed image plane. In this case, the reconstructed image plane refers to a virtual image display plane corresponding to a distance corresponding to the distance between the object to be measured and the image sensor by the processor, and may be a virtual plane calculated and simulated by the holographic restoration apparatus 1. .

홀로그래피 복원 장치(1)는 복원 영상면을 고려하여 복원된 정보로부터 도 11과 같이 x, y 지점에서의 물체의 z 방향으로의 높이를 산출할 수 있다. 도 11에는 측정 대상 물체(50) 상에 배치된 두 개의 직육면체 형상의 구조물(51A 및 51B)의 3차원 형상이 예시적으로 도시되었다.The holographic restoration apparatus 1 may calculate the height in the z direction of the object at x and y points as shown in FIG. 11 from the restored information in consideration of the reconstructed image plane. In FIG. 11, the three-dimensional shape of the two rectangular parallelepiped-shaped structures 51A and 51B disposed on the object 50 to be measured is illustrated as an example.

도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 프로세서(90)의 블록도이다. 도 13 및 도 14는 홀로그램을 이용하여 결함을 검출하는 기능을 수행하는 프로세서(90)의 구조를 나타낸다. 도 13에 도시된 바와 같이, 홀로그램 복원 장치(1)의 프로세서(90)는 결함 검출을 위한 결함 검출부(97)를 더 포함할 수 있다. 13 is a block diagram of a processor 90 according to embodiments of the present invention. 13 and 14 show the structure of the processor 90 performing a function of detecting a defect using a hologram. 13, the processor 90 of the hologram restoration apparatus 1 may further include a defect detection unit 97 for detecting defects.

프로세서(90)는 이미지 획득부(91), 실상 정보 추출부(92), 실상 홀로그램 생성부(93), 중간 홀로그램 생성부(94), 보정 홀로그램 생성부(95), 3차원 형상 정보 생성부(96), 결함 검출부(97)를 포함할 수 있다. The processor 90 includes an image acquisition unit 91, a real information extraction unit 92, a real hologram generation unit 93, an intermediate hologram generation unit 94, a correction hologram generation unit 95, and a 3D shape information generation unit. (96), it may include a defect detection unit (97).

결함 검출부(97)는 대상 물체에 조사된 빛을 통해 획득된 이미지, 이미지로부터 획득된 실상 정보, 실상 홀로그램, 중간 홀로그램, 보정 홀로그램, 3차원 형상 정보 중 적어도 하나를 이용하여 대상 물체에 존재하는 결함 유무를 판단할 수 있다. The defect detection unit 97 uses at least one of an image acquired through light irradiated onto the target object, real image information obtained from the image, real image hologram, intermediate hologram, correction hologram, and 3D shape information. Can judge presence or absence.

결함 검출부(97)는 대상 물체에 대한 3차원 형상 정보와 기준 형상 정보를 비교함으로써, 대상 물체의 3차원 형상 정보에 포함된 결함의 존재 유무, 결함의 위치, 결함 영역 등을 검출한다. 기준 형상 정보는 대상 물체 별로 설정된 것으로, 결함 없는 상태의 대상 물체에 조사된 빛을 통해서 획득될 수 있다. 기준 형상 정보는 조사된 빛을 통해 복원된 3차원 이미지 또는 2차원 이미지 자체이거나 이미지로부터 파라미터들의 집합 일 수 있다. The defect detection unit 97 detects the presence or absence of a defect included in the 3D shape information of the target object, the location of the defect, and a defect area by comparing the 3D shape information of the target object with the reference shape information. The reference shape information is set for each target object, and may be obtained through light irradiated onto the target object in a defect-free state. The reference shape information may be a 3D image restored through irradiated light, a 2D image itself, or a set of parameters from the image.

결함 검출부(97)는 대상 물체에 대한 3차원 형상 정보와 기준 형상 정보를 비교함으로써, 결함의 존재 유무를 먼저 판단하고, 결함이 있는 대상 물체의 3차원 형상 정보를 기초로 결함의 위치, 결함 영역 등의 세부 결함 정보를 검출할 수 있다. The defect detection unit 97 first determines whether or not a defect exists by comparing the 3D shape information of the target object with the reference shape information, and based on the 3D shape information of the defective target object, the defect location and defect area It is possible to detect detailed defect information such as.

결함 검출부(97)는 측정 대상 물체의 결함의 위치 또는 결함 영역 및 기 등록된 공정에 대한 정보 등을 이용하여 측정 대상 물체 내의 결함 및 결함이 발생된 공정을 추론할 수 있다. 공정에 대한 정보는 대상 물체를 제조하는 각 공정에 대한 기능, 각 공정에 의해서 생성 또는 변경되는 위치 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 공정은 일반적인 회로 기판의 제조 과정을 말하며, 확산, 포토, 식각, 증착, 이온주입, 연마, 후면 연마, 웨이퍼 절당, 칩 접착, 몰드, 인쇄, 도금, 솔더볼 부착, 테스트 등이 있을 수 있다. The defect detection unit 97 may infer a defect in the measurement object and a process in which the defect occurs by using information on the location or defect region of the measurement object and information on a previously registered process. The information on the process may include a function for each process of manufacturing a target object, and location information generated or changed by each process. Here, the process refers to a general circuit board manufacturing process, and may include diffusion, photo, etching, deposition, ion implantation, polishing, rear polishing, wafer cutting, chip bonding, mold, printing, plating, solder ball attachment, and testing. .

구체적으로, 결함 검출부(97)는 결함의 위치를 고려하여, 마스크 제작, 웨이퍼 가공, 칩 조립 중 적어도 하나의 공정에서 결함이 발생되었다고 판단하고, 추가적인 입력 데이터, 예를 들어 실상 정보, 실상 홀로그램, 중간 홀로그램, 보정 홀로그램, 3차원 형상 정보 중 적어도 하나를 더 고려하여 웨이퍼 가공에 포함된 세부 공정인 확산, 포토, 식각, 증착, 이온주입, 연마 등의 세부 공정 중에서, 결함이 발생된 공정을 결정할 수 있다. 상기와 같이 결함 검출부(97)는 결함이 발생되는 상위 범위의 공정을 판단하고, 입력 데이터를 더 고려하여 하위 결함이 발생되는 범위의 공정을 결정할 수 있다. 결함 검출부(97)는 입력 데이터의 일부 만을 고려하여 상위 범위의 공정에서 결함이 발생되는 공정을 판단하고, 입력 데이터의 전부를 고려하여 결함이 발생되는 세부 공정을 구체적으로 판단할 수 있다. Specifically, the defect detection unit 97 determines that a defect has occurred in at least one of mask fabrication, wafer processing, and chip assembly in consideration of the location of the defect, and additional input data such as real information, real hologram, Determining the process in which the defect occurs among detailed processes such as diffusion, photo, etching, deposition, ion implantation, and polishing, which are detailed processes included in wafer processing, by further considering at least one of intermediate hologram, correction hologram, and 3D shape information. I can. As described above, the defect detection unit 97 may determine a process in an upper range in which a defect occurs, and determine a process in a range in which a lower defect occurs by further considering input data. The defect detection unit 97 may determine a process in which a defect occurs in an upper range process by considering only a part of the input data, and may specifically determine a detailed process in which a defect occurs by considering all of the input data.

도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 기계 학습 모델링 장치(200)를 이용하여 결함 검출을 하는 프로세서(90)의 구조 및 동작을 설명하는 도면이다. 14 is a diagram illustrating a structure and operation of a processor 90 that detects a defect using the machine learning modeling apparatus 200 according to embodiments of the present invention.

도 14에 도시된 바와 같이, 결함을 검출하는 홀로그램 복원 장치(1)는 기계 학습 모델링 장치(200)를 더 포함할 수 있다. As shown in FIG. 14, the hologram restoration apparatus 1 for detecting a defect may further include a machine learning modeling apparatus 200.

결함 검출을 하는 프로세서(90)는 이미지로부터 획득된 실상 정보, 실상 홀로그램, 중간 홀로그램, 보정 홀로그램, 3차원 형상 정보 중 적어도 하나 및 결함 정보를 모델링 부(200)로 전달할 수 있다. The processor 90 for detecting defects may transmit at least one of real image information, real hologram, intermediate hologram, correction hologram, 3D shape information, and defect information acquired from an image to the modeling unit 200.

모델링 부(200)는 기계 학습을 수행하는 기계 학습부(210) 및 기계 학습을 위해서 이미지를 처리하는 이미지 처리부(220)를 포함할 수 있다. The modeling unit 200 may include a machine learning unit 210 that performs machine learning and an image processing unit 220 that processes images for machine learning.

기계 학습부(210)는 입력 데이터를 반복적으로 입력함으로써, 입력된 데이터 사이의 알고리즘을 생성할 수 있다. 또한, 기계 학습부(210)는 실상 정보 및 결함 정보, 실상 홀로그램 및 결함 정보, 중간 홀로그램 및 결함 정보, 보정 홀로그램 및 결함 정보, 3차원 형상 정보 및 결함 정보 사이의 알고리즘을 각각 생성할 수 있다. 예를 들어, 알고리즘을 이용하여 결함 유무와의 관련성이 높은 입력 데이터의 종류를 이미지, 실상 정보, 실상 홀로그램, 중간 홀로그램, 보정 홀로그램, 3차원 형상 정보 중 하나로 특정할 수 있다. The machine learning unit 210 may generate an algorithm between the input data by repeatedly inputting the input data. In addition, the machine learning unit 210 may generate an algorithm between real information and defect information, real hologram and defect information, intermediate hologram and defect information, correction hologram and defect information, 3D shape information and defect information, respectively. For example, using an algorithm, the type of input data having a high correlation with the presence or absence of a defect can be specified as one of an image, real information, real hologram, intermediate hologram, correction hologram, and 3D shape information.

이미지 처리부(220)는 기 설정된 필터를 이용하여 이미지를 분석할 수 있다. 예를 들어, 3X3 필터를 이용하여 이미지에 포함된 하나 이상의 픽셀들을 n개의 피쳐 맵으로 분할할 수 있다. 기계 학습부(210)는 이미지 처리부(220)를 통해 분석한 이미지들을 기초로 결함 정보에 대한 알고리즘을 생성할 수 있다. The image processing unit 220 may analyze an image using a preset filter. For example, one or more pixels included in an image may be divided into n feature maps using a 3X3 filter. The machine learning unit 210 may generate an algorithm for defect information based on images analyzed by the image processing unit 220.

기계 학습부(210) 및 이미지 처리부(220)를 포함하는 모델링 부(200)를 통해 결함 검출 알고리즘이 갱신될 수 있다. 모델링 부(200)는 업데이트 된 결함 검출 알고리즘을 프로세서(90)로 전달하여 좀더 정확하고 신속하게 결함이 검출되도록 할 수 있다. The defect detection algorithm may be updated through the modeling unit 200 including the machine learning unit 210 and the image processing unit 220. The modeling unit 200 may transmit the updated defect detection algorithm to the processor 90 so that the defect is detected more accurately and quickly.

도 15a 및 도 15b는 홀로그램 복원 장치(1)의 설계 예시를 설명하는 도면이다. 15A and 15B are diagrams for explaining a design example of the hologram restoration device 1.

도 15a에 도시된 바와 같이, 하나의 홀로그램 복원 장치(1)는 결함을 포함하는 대상 물체(object)의 일 면과 대향되어 설치될 수 있다. 홀로그램 복원 장치(1)는 대상 물체(object)의 일 면의 일 부분에 대해서 빛을 조사시켜 해당 부분의 결함을 검출할 수 있다. 홀로그램 복원 장치(1)는 대상 물체의 영역을 복수의 부분들(N개)로 분할시켜 분할된 영역에 빛을 조사하는 과정을 N회 반복함으로써, 대상 물체의 전체에 존재하는 결함을 검출할 수 있다. As shown in FIG. 15A, one hologram restoration device 1 may be installed to face one surface of a target object including a defect. The hologram restoration apparatus 1 may detect a defect in the corresponding part by irradiating light on a part of one surface of the target object. The hologram restoration apparatus 1 can detect defects in the entire target object by dividing the area of the target object into a plurality of parts (N) and repeating the process of irradiating light onto the divided area N times. have.

도 15b에 도시된 바와 같이, K개의 홀로그램 복원 장치(1)들이 대상 물체의 일 면과 대향하여 설치될 수 있다. K개의 홀로그램 복원 장치(1)들은 일렬로 배열되어 대상 물체의 열에 한번에 빛을 조사 시켜 대상 물체의 결함을 검출할 수 있다. K 개의 홀로그램 복원 장치(1)들은 대상 물체의 L개의 열에 빛을 조사하여 대상 물체의 전체에 존재하는 결함을 검출할 수 있다. As shown in FIG. 15B, K hologram restoration devices 1 may be installed to face one surface of the target object. The K hologram restoration devices 1 are arranged in a row to irradiate light to the row of the target object at a time to detect the defect of the target object. The K hologram restoration apparatuses 1 may detect defects present in the entire target object by irradiating light to L columns of the target object.

도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 결함 검출 방법의 흐름도이다. 16 is a flowchart of a defect detection method according to embodiments of the present invention.

도 16에 도시된 바와 같이, S1610에서는 홀로그램 복원 장치(1)는 대상 기판의 일 영역에 빛을 조사 시킨다. K 개의 홀로그램 복원 장치(1)들이 K개의 영역들에 빛을 조사 시킬 수 있다. S1620에서는 홀로그램 복원 장치(1)는 광학 거울로부터 반사된 기준광과 대상 기판에 영향을 받는 물체광의 간섭에 의해서 생성된 물체 홀로그램의 강도 정보를 포함하는 이미지를 센싱한다. S1630에서는 홀로그램 복원 장치(1)는 이미지를 분석하여 실상 정보, 실상 홀로그램, 중간 홀로그램, 보정 홀로그램, 3차원 형상 정보를 획득한다. S1640에서는 홀로그램 복원 장치(1)는 3차원 형상 정보를 기초로 대상 기판에 포함된 결함의 종류, 결함의 위치, 결함과 관련된 공정을 포함하는 결함 정보를 검출한다. 홀로그램 복원 장치(1)는 3차원 형상 정보를 기초로 대상 기판에서의 결함 위치를 검출하고, 결함 위치를 이용하여 결함의 종류 및 결함과 관련된 공정을 판단할 수 있다. 홀로그램 복원 장치(1)는 결함의 위치 별로 상세 결함 정보를 더 포함하는 LUT를 저장 관리할 수 있다. As shown in FIG. 16, in S1610, the hologram restoration apparatus 1 irradiates light onto a region of the target substrate. The K hologram restoration devices 1 may irradiate light to K areas. In S1620, the hologram restoration apparatus 1 senses an image including intensity information of an object hologram generated by interference between the reference light reflected from the optical mirror and the object light affected by the target substrate. In S1630, the hologram restoration apparatus 1 analyzes the image to obtain real information, real hologram, intermediate hologram, correction hologram, and 3D shape information. In S1640, the hologram restoration apparatus 1 detects defect information including the type of defect included in the target substrate, the location of the defect, and a process related to the defect based on the 3D shape information. The hologram restoration apparatus 1 may detect a defect location on a target substrate based on 3D shape information, and determine a type of defect and a process related to the defect using the defect location. The hologram restoration apparatus 1 may store and manage the LUT further including detailed defect information for each defect location.

이를 통해, 홀로그램 복원 장치(1)는 자동화된 하나 이상의 공정들을 거쳐서 제조되는 대상 물체의 홀로그램을 이용하여 대상 물체에 존재하는 결함을 검출할 수 있다. 홀로그램 복원 장치(1)는 완성된 대상 물체의 3차원 형상 정보를 기 등록된 3차원 형상 정보와 비교함으로써, 대상 물체에 존재하는 결함 정보를 검출할 수 있다. Through this, the hologram restoration apparatus 1 may detect a defect present in the target object by using the hologram of the target object manufactured through one or more automated processes. The hologram restoration apparatus 1 may detect defect information existing in the target object by comparing the 3D shape information of the completed target object with the previously registered 3D shape information.

도 17에 도시된 바와 같이, S1640 단계 이후에, 홀로그램 복원 장치(1)는 이미지로부터 획득된 실상 정보, 실상 홀로그램, 중간 홀로그램, 보정 홀로그램, 3차원 형상 정보 및 결함 정보를 기계 학습부로 전달하여 결함 검출 알고리즘을 학습 시킬 수 있다(S1650). As shown in FIG. 17, after step S1640, the hologram restoration apparatus 1 transmits real image information, real hologram, intermediate hologram, correction hologram, 3D shape information and defect information obtained from the image to the machine learning unit It is possible to learn the detection algorithm (S1650).

도 18에 도시된 바와 같이, S1810에서는 홀로그램 복원 장치(1)는 업데이트된 결함 검출 알고리즘을 수신할 수 있다. 18, in S1810, the hologram restoration apparatus 1 may receive an updated defect detection algorithm.

S1820에서는 홀로그램 복원 장치(1)는 대상 기판의 일 영역에 빛을 조사 시킨다. In S1820, the hologram restoration device 1 irradiates light onto an area of the target substrate.

S1830에서는 홀로그램 복원 장치(1)는 광학 거울로부터 반사된 기준광과 대상 기판에 영향을 받는 물체광의 간섭에 의해서 생성된 물체 홀로그램의 강도 정보를 포함하는 이미지를 센싱할 수 있다. In S1830, the hologram restoration apparatus 1 may sense an image including intensity information of the object hologram generated by interference between the reference light reflected from the optical mirror and the object light affected by the target substrate.

S1840에서는 홀로그램 복원 장치(1)는 이미지를 분석하여 결함 검출 알고리즘에 의해 유의미한 데이터로 선별된 입력 데이터를 선별적으로 획득할 수 있다. In S1840, the hologram restoration apparatus 1 may analyze an image and selectively acquire input data selected as meaningful data by a defect detection algorithm.

S1850에서는 홀로그램 복원 장치(1)는 입력 데이터를 기초로 대상 기판에 포함된 결함의 종류, 결함의 위치, 결함과 관련된 공정을 포함하는 결함 정보를 검출할 수 있다. In S1850, the hologram restoration apparatus 1 may detect defect information including the type of defect included in the target substrate, the location of the defect, and a process related to the defect based on the input data.

도 19는 기계 학습부(210) 및 이미지 처리부(220)의 일 실시예를 설명하는 도면이다. 19 is a diagram illustrating an embodiment of the machine learning unit 210 and the image processing unit 220.

S1910에서, 기계 학습 모델링 장치(200)는 입력 데이터를 획득할 수 있다. 기계 학습 모델링 장치(200)는 입력 데이터를 군집화 한 후에, 컨볼루션 연산을 수행할 수 있다. 군집화를 통해 입력 데이터의 처리 시간은 단축될 수 있다. 군집화 외에도 입력 데이터의 압축을 통해 처리 시간을 단축할 수 있다. S1920에서, 기계 학습 모델링 장치(200)는 복수개의 컨볼루션 레이어 중 하나의 컨볼루션 레이어에서, 입력 데이터에 대하여 컨볼루션 연산을 수행하기 위한 필터를 결정할 수 있다. S1930에서, 기계 학습 모델링 장치(200)는 필터 내의 상이한 필터링 영역에 대응되는 복수개의 서브 필터를 결정할 수 있다. S1940에서, 기계 학습 모델링 장치(200)는 복수개의 서브 필터에 기초한 복수개의 특징 맵을 생성할 수 있다. S1950에서, 기계 학습 모델링 장치(200)는 복수개의 특징 맵에 기초하여 출력 데이터를 획득할 수 있다. 기계 학습 모델링 장치(200)는 복수개의 특징 맵 또는 출력 데이터를 군집화할 수 있다. 군집화를 통해 특징 맵 또는 출력 데이터의 처리 시간은 단축될 수 있다. 군집화를 통해 특징 맵 또는 출력 데이터의 처리 시간은 단축될 수 있다. 군집화 외에도 특징 맵 또는 출력 데이터의 압축을 통해 처리 시간을 단축할 수 있다.In S1910, the machine learning modeling apparatus 200 may acquire input data. The machine learning modeling apparatus 200 may perform a convolution operation after clustering the input data. Through clustering, the processing time of input data can be shortened. In addition to clustering, processing time can be shortened through compression of input data. In S1920, the machine learning modeling apparatus 200 may determine a filter for performing a convolution operation on input data in one of the plurality of convolution layers. In S1930, the machine learning modeling apparatus 200 may determine a plurality of sub-filters corresponding to different filtering regions in the filter. In S1940, the machine learning modeling apparatus 200 may generate a plurality of feature maps based on a plurality of sub-filters. In S1950, the machine learning modeling apparatus 200 may acquire output data based on a plurality of feature maps. The machine learning modeling apparatus 200 may cluster a plurality of feature maps or output data. Through clustering, the processing time of the feature map or output data can be shortened. Through clustering, the processing time of the feature map or output data can be shortened. In addition to clustering, processing time can be shortened by compressing feature maps or output data.

예를 들어, 군집화에는 K-Means Clustering, Mean-Shift Clustering, Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise(DBSCAN), Gaussian Mixture Models(GMM)을 사용한 Expectation-Maximization(EM) Clustering, Agglomerative Hierarchical Clustering, 등이 있다. Clustering 이외에도 다양한 알고리즘을 통해 성능을 개선할 수 있다.For example, K-Means Clustering, Mean-Shift Clustering, Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise (DBSCAN), Expectation-Maximization (EM) Clustering using Gaussian Mixture Models (GMM), Agglomerative Hierarchical Clustering, etc. There is this. In addition to clustering, performance can be improved through various algorithms.

도 20는 일 실시예에 따른 기계 학습부(210)의 블록도이다.20 is a block diagram of a machine learning unit 210 according to an embodiment.

도 20을 참조하면, 일 실시예에 따른 데이터 학습부(210)는 데이터 획득부(211), 전처리부(212), 학습 데이터 선택부(213), 모델 학습부(214) 및 모델 평가부(215)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 20, a data learning unit 210 according to an embodiment includes a data acquisition unit 211, a preprocessor 212, a training data selection unit 213, a model learning unit 214, and a model evaluation unit ( 215) may be included.

데이터 획득부(211)는 인식 결과 획득에 필요한 데이터를 획득할 수 있다. 데이터 획득부(211)는 인식 결과 획득을 위한 학습을 위하여 필요한 데이터를 획득할 수 있다.The data acquisition unit 211 may acquire data necessary to acquire a recognition result. The data acquisition unit 211 may acquire data necessary for learning to acquire a recognition result.

예를 들어, 입력 이미지, 또는 입력 홀로그램와 입력 이미지 또는 입력 홀로그램에 따라 결정되는 출력 데이터(결함 정보)을 학습하는 데이터 학습부(210)에 포함되는 데이터 획득부(211)는 홀로그램 복원 장치(1)로부터 입력 이미지 또는 입력 홀로그램을 입력받을 수 있다. For example, the data acquisition unit 211 included in the data learning unit 210 for learning an input image or input hologram and output data (defect information) determined according to the input image or input hologram is a hologram restoration device 1 An input image or an input hologram may be input from.

전처리부(212)는 결함 판단을 위한 학습에 획득된 데이터가 이용될 수 있도록, 획득된 데이터를 전처리할 수 있다. 전처리부(212)는 후술할 모델 학습부(214)가 결함 판단을 위한 학습을 위하여 획득된 데이터를 이용할 수 있도록, 획득된 데이터를 기 설정된 포맷으로 가공할 수 있다. The preprocessor 212 may preprocess the acquired data so that the acquired data can be used for learning to determine a defect. The preprocessor 212 may process the acquired data into a preset format so that the model learning unit 214, which will be described later, can use the acquired data for learning to determine a defect.

학습 데이터 선택부(213)는 전처리된 데이터 중에서 학습에 필요한 데이터를 선택할 수 있다. 선택된 데이터는 모델 학습부(214)에 제공될 수 있다. 학습 데이터 선택부(213)는 결함 판단을 위한 기 설정된 기준에 따라, 전처리된 데이터 중에서 학습에 필요한 데이터를 선택할 수 있다. 또한, 학습 데이터 선택부(213)는 후술할 모델 학습부(214)에 의한 학습에 의해 기 설정된 기준에 따라 데이터를 선택할 수도 있다.The learning data selection unit 213 may select data necessary for learning from among the preprocessed data. The selected data may be provided to the model learning unit 214. The learning data selection unit 213 may select data necessary for learning from among pre-processed data according to a preset criterion for determining a defect. In addition, the learning data selection unit 213 may select data according to a preset criterion by learning by the model learning unit 214 to be described later.

모델 학습부(214)는 학습 데이터에 기초하여 결함을 어떻게 판단할 지에 관한 기준을 학습할 수 있다. 또한, 모델 학습부(214)는 결함 판단을 위하여 어떤 학습 데이터를 이용해야 하는 지에 대한 기준을 학습할 수도 있다.The model learning unit 214 may learn a criterion for how to determine a defect based on the training data. In addition, the model learning unit 214 may learn a criterion for which training data to be used to determine a defect.

또한, 모델 학습부(214)는 결함 판단에 이용되는 데이터 인식 모델을 학습 데이터를 이용하여 학습시킬 수 있다. 이 경우, 데이터 인식 모델은 미리 구축된 모델일 수 있다. 예를 들어, 데이터 인식 모델은 기본 학습 데이터(예를 들어, 샘플 이미지, 샘플 홀로그램 등)을 입력 받아 미리 구축된 모델일 수 있다.In addition, the model learning unit 214 may train a data recognition model used to determine a defect using the training data. In this case, the data recognition model may be a pre-built model. For example, the data recognition model may be a model built in advance by receiving basic training data (eg, a sample image, a sample hologram, etc.).

데이터 인식 모델은, 인식 모델의 적용 분야, 학습의 목적 또는 장치의 컴퓨터 성능 등을 고려하여 구축될 수 있다. 데이터 인식 모델은, 예를 들어, 신경망(Neural Network)을 기반으로 하는 모델일 수 있다. 예컨대, DNN(Deep Neural Network), RNN(Recurrent Neural Network), BRDNN(Bidirectional Recurrent Deep Neural Network), CNN(Convolutional Neural Network) 과 같은 모델이 데이터 인식 모델로서 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The data recognition model may be constructed in consideration of the application field of the recognition model, the purpose of learning, or the computer performance of the device. The data recognition model may be, for example, a model based on a neural network. For example, a model such as a deep neural network (DNN), a recurrent neural network (RNN), a bidirectional recurrent deep neural network (BRDNN), and a convolutional neural network (CNN) may be used as a data recognition model, but is not limited thereto.

다양한 실시예에 따르면, 모델 학습부(214)는 미리 구축된 데이터 인식 모델이 복수 개가 존재하는 경우, 입력된 학습 데이터와 기본 학습 데이터의 관련성이 큰 데이터 인식 모델을 학습할 데이터 인식 모델로 결정할 수 있다. 이 경우, 기본 학습 데이터는 데이터의 타입 별로 기 분류되어 있을 수 있으며, 데이터 인식 모델은 데이터의 타입 별로 미리 구축되어 있을 수 있다. According to various embodiments, when there are a plurality of pre-built data recognition models, the model learning unit 214 may determine a data recognition model having a high correlation between input training data and basic training data as a data recognition model to be trained. have. In this case, the basic training data may be pre-classified by data type, and the data recognition model may be pre-built for each data type.

또한, 모델 학습부(214)는, 예를 들어, 오류 역전파법(error back-propagation) 또는 경사 하강법(gradient descent)을 포함하는 학습 알고리즘 등을 이용하여 데이터 인식 모델을 학습시킬 수 있다.In addition, the model learning unit 214 may train the data recognition model using, for example, a learning algorithm including error back-propagation or gradient descent.

또한, 모델 학습부(214)는, 예를 들어, 학습 데이터를 입력 값으로 하는 지도 학습(supervised learning) 을 통하여, 데이터 인식 모델을 학습시킬 수 있다. 또한, 모델 학습부(214)는, 예를 들어, 별다른 지도없이 결함 판단을 위해 필요한 데이터의 종류를 스스로 학습함으로써, 결함 판단을 위한 기준을 발견하는 비지도 학습(unsupervised learning)을 통하여, 데이터 인식 모델을 학습시킬 수 있다. 또한, 모델 학습부(214)는, 예를 들어, 학습에 따른 결함 판단의 결과가 올바른 지에 대한 피드백을 이용하는 강화 학습(reinforcement learning)을 통하여, 데이터 인식 모델을 학습시킬 수 있다.In addition, the model learning unit 214 may train the data recognition model through supervised learning using, for example, training data as an input value. In addition, the model learning unit 214, for example, by self-learning the type of data necessary for determining a defect without any special guidance, through unsupervised learning to discover a criterion for determining a defect, data recognition You can train the model. In addition, the model learning unit 214 may train the data recognition model through reinforcement learning using feedback on whether a result of determining a defect according to training is correct.

또한, 데이터 인식 모델이 학습되면, 모델 학습부(214)는 학습된 데이터 인식 모델을 저장할 수 있다. 이 경우, 모델 학습부(214)는 학습된 데이터 인식 모델을 홀로그램 복원 장치(1)의 메모리에 저장할 수 있다. 또는, 모델 학습부(214)는 학습된 데이터 인식 모델을 후술할 홀로그램 복원 장치(1)의 메모리에 저장할 수 있다. 또는, 모델 학습부(214)는 학습된 데이터 인식 모델을 전자 장치와 유선 또는 무선 네트워크로 연결되는 서버의 메모리에 저장할 수도 있다.In addition, when the data recognition model is trained, the model learning unit 214 may store the learned data recognition model. In this case, the model learning unit 214 may store the learned data recognition model in the memory of the hologram reconstruction apparatus 1. Alternatively, the model learning unit 214 may store the learned data recognition model in a memory of the hologram restoration apparatus 1 to be described later. Alternatively, the model learning unit 214 may store the learned data recognition model in a memory of a server connected to the electronic device through a wired or wireless network.

이 경우, 학습된 데이터 인식 모델이 저장되는 메모리는, 예를 들면, 전자 장치의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 함께 저장할 수도 있다. 또한, 메모리는 소프트웨어 및/또는 프로그램을 저장할 수도 있다. 프로그램은, 예를 들면, 커널, 미들웨어, 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API) 및/또는 어플리케이션 프로그램(또는 "어플리케이션") 등을 포함할 수 있다.In this case, the memory in which the learned data recognition model is stored may also store commands or data related to at least one other component of the electronic device together. In addition, the memory may store software and/or programs. The program may include, for example, a kernel, middleware, an application programming interface (API), and/or an application program (or “application”).

모델 평가부(215)는 데이터 인식 모델에 평가 데이터를 입력하고, 평가 데이터로부터 출력되는 인식 결과가 소정 기준을 만족하지 못하는 경우, 모델 학습부(214)로 하여금 다시 학습하도록 할 수 있다. 이 경우, 평가 데이터는 데이터 인식 모델을 평가하기 위한 기 설정된 데이터일 수 있다. The model evaluation unit 215 may input evaluation data to the data recognition model, and when a recognition result output from the evaluation data does not satisfy a predetermined criterion, the model learning unit 214 may retrain. In this case, the evaluation data may be preset data for evaluating the data recognition model.

예를 들어, 모델 평가부(215)는 평가 데이터에 대한 학습된 데이터 인식 모델의 인식 결과 중에서, 인식 결과가 정확하지 않은 평가 데이터의 개수 또는 비율이 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우 소정 기준을 만족하지 못한 것으로 평가할 수 있다. 예컨대, 소정 기준이 비율 2%로 정의되는 경우, 학습된 데이터 인식 모델이 총 1000개의 평가 데이터 중의 20개를 초과하는 평가 데이터에 대하여 잘못된 인식 결과를 출력하는 경우, 모델 평가부(215)는 학습된 데이터 인식 모델이 적합하지 않은 것으로 평가할 수 있다.For example, the model evaluation unit 215 does not satisfy a predetermined criterion when the number or ratio of evaluation data whose recognition result is not accurate among the recognition results of the learned data recognition model for the evaluation data exceeds a preset threshold. It can be evaluated as not. For example, when a predetermined criterion is defined as a ratio of 2%, when the learned data recognition model outputs an incorrect recognition result for more than 20 evaluation data out of a total of 1000 evaluation data, the model evaluation unit 215 learns It can be evaluated that the data recognition model is not suitable.

한편, 학습된 데이터 인식 모델이 복수 개가 존재하는 경우, 모델 평가부(215)는 각각의 학습된 데이터 인식 모델에 대하여 소정 기준을 만족하는지를 평가하고, 소정 기준을 만족하는 모델을 최종 데이터 인식 모델로서 결정할 수 있다. 이 경우, 소정 기준을 만족하는 모델이 복수 개인 경우, 모델 평가부(215)는 평가 점수가 높은 순으로 미리 설정된 어느 하나 또는 소정 개수의 모델을 최종 데이터 인식 모델로서 결정할 수 있다.On the other hand, when there are a plurality of learned data recognition models, the model evaluation unit 215 evaluates whether each of the learned data recognition models satisfies a predetermined criterion, and determines a model that satisfies the predetermined criterion as a final data recognition model. You can decide. In this case, when there are a plurality of models that satisfy a predetermined criterion, the model evaluation unit 215 may determine any one or a predetermined number of models previously set in the order of the highest evaluation scores as the final data recognition model.

한편, 기계학습부(210) 내의 데이터 획득부(211), 전처리부(212), 학습 데이터 선택부(213), 모델 학습부(214) 및 모델 평가부(215) 중 적어도 하나는, 적어도 하나의 하드웨어 칩 형태로 제작되어 전자 장치에 탑재될 수 있다. 예를 들어, 데이터 획득부(211), 전처리부(212), 학습 데이터 선택부(213), 모델 학습부(214) 및 모델 평가부(215) 중 적어도 하나는 인공 지능(AI; artificial intelligence)을 위한 전용 하드웨어 칩 형태로 제작될 수도 있고, 또는 기존의 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor) 또는 그래픽 전용 프로세서(예: GPU)의 일부로 제작되어 전술한 각종 전자 장치에 탑재될 수도 있다.Meanwhile, at least one of the data acquisition unit 211, the preprocessor 212, the training data selection unit 213, the model learning unit 214 and the model evaluation unit 215 in the machine learning unit 210 is at least one It can be manufactured in the form of a hardware chip and mounted on an electronic device. For example, at least one of the data acquisition unit 211, the preprocessing unit 212, the training data selection unit 213, the model learning unit 214, and the model evaluation unit 215 is artificial intelligence (AI). It may be manufactured in the form of a dedicated hardware chip, or may be manufactured as a part of an existing general-purpose processor (eg, a CPU or application processor) or a graphics dedicated processor (eg, a GPU) and mounted on the aforementioned various electronic devices.

또한, 데이터 획득부(211), 전처리부(212), 학습 데이터 선택부(213), 모델 학습부(214) 및 모델 평가부(215)는 하나의 전자 장치에 탑재될 수도 있으며, 또는 별개의 전자 장치들에 각각 탑재될 수도 있다. 예를 들어, 데이터 획득부(211), 전처리부(212), 학습 데이터 선택부(213), 모델 학습부(214) 및 모델 평가부(215) 중 일부는 전자 장치에 포함되고, 나머지 일부는 서버에 포함될 수 있다.In addition, the data acquisition unit 211, the preprocessing unit 212, the training data selection unit 213, the model learning unit 214 and the model evaluation unit 215 may be mounted on one electronic device, or separate Each of the electronic devices may be mounted. For example, some of the data acquisition unit 211, the preprocessing unit 212, the training data selection unit 213, the model learning unit 214, and the model evaluation unit 215 are included in the electronic device, and some Can be included in the server.

또한, 데이터 획득부(211), 전처리부(212), 학습 데이터 선택부(213), 모델 학습부(214) 및 모델 평가부(215) 중 적어도 하나는 소프트웨어 모듈로 구현될 수 있다. 데이터 획득부(211), 전처리부(212), 학습 데이터 선택부(213), 모델 학습부(214) 및 모델 평가부(215) 중 적어도 하나가 소프트웨어 모듈(또는, 인스터력션(instruction) 포함하는 프로그램 모듈)로 구현되는 경우, 소프트웨어 모듈은 컴퓨터로 읽을 수 있는 판독 가능한 비일시적 판독 가능 기록매체(non-transitory computer readable media)에 저장될 수 있다. 또한, 이 경우, 적어도 하나의 소프트웨어 모듈은 OS(Operating System)에 의해 제공되거나, 소정의 애플리케이션에 의해 제공될 수 있다. 또는, 적어도 하나의 소프트웨어 모듈 중 일부는 OS(Operating System)에 의해 제공되고, 나머지 일부는 소정의 애플리케이션에 의해 제공될 수 있다.In addition, at least one of the data acquisition unit 211, the preprocessor 212, the training data selection unit 213, the model learning unit 214, and the model evaluation unit 215 may be implemented as a software module. At least one of the data acquisition unit 211, the preprocessor 212, the training data selection unit 213, the model training unit 214, and the model evaluation unit 215 includes a software module (or instruction) When implemented as a program module), the software module may be stored in a computer-readable non-transitory computer readable media. In addition, in this case, at least one software module may be provided by an operating system (OS) or a predetermined application. Alternatively, some of the at least one software module may be provided by an operating system (OS), and the remaining part may be provided by a predetermined application.

도 21은 기계 학습부(210)를 통해 모델링된 결함 검출 알고리즘의 연결 관계를 나타내는 도면이다. 21 is a diagram illustrating a connection relationship between a defect detection algorithm modeled through the machine learning unit 210.

입력 데이터인 이미지, 홀로그램들로부터 획득된 속성 정보(D1)를 이용하여 결함의 위치 정보(D2)를 결정하고, 결함의 위치 정보를 기초로 결함의 종류(D3)를 판단할 수 있다. The location information D2 of the defect may be determined using the attribute information D1 obtained from the image and holograms as input data, and the type D3 of the defect may be determined based on the location information of the defect.

이상 설명된 본 발명에 따른 실시예는 컴퓨터 상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 저장하는 것일 수 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광영상 센서, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. The embodiment according to the present invention described above may be implemented in the form of a computer program that can be executed through various components on a computer, and such a computer program may be recorded in a computer-readable medium. In this case, the medium may store a program executable by a computer. Examples of media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical image sensors such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, And ROM, RAM, flash memory, and the like may be configured to store program instructions.

한편, 상기 컴퓨터 프로그램은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.Meanwhile, the computer program may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and usable to those skilled in the computer software field. Examples of the computer program may include not only machine language codes such as those produced by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.The specific implementations described in the present invention are examples and do not limit the scope of the present invention in any way. For brevity of the specification, descriptions of conventional electronic configurations, control systems, software, and other functional aspects of the systems may be omitted. In addition, the connection or connection members of the lines between the components shown in the drawings exemplarily represent functional connections and/or physical or circuit connections, and in an actual device, various functional connections that can be replaced or additionally It may be referred to as a connection, or circuit connections. In addition, if there is no specific mention such as "essential", "important", etc., it may not be an essential component for the application of the present invention.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention is limited to the above-described embodiments and should not be defined, and all ranges equivalent to or equivalently changed from the claims to be described later as well as the claims to be described later are the scope of the spirit of the present invention. It will be said to belong to.

1, 1A, 1B: 홀로그래피 복원 장치
10: 광원부
20: 시준기
30,32: 광 분할기
40: 물체광 대물 렌즈
50: 측정 대상 물체
60: 기준광 대물 렌즈
70,72: 광학 거울
80: 영상 센서
90: 프로세서
1, 1A, 1B: holographic restoration device
10: light source
20: collimator
30,32: optical splitter
40: object light objective lens
50: object to be measured
60: reference light objective lens
70,72: optical mirror
80: image sensor
90: processor

Claims (3)

홀로그래피 복원 장치가 광학 거울로부터 반사된 기준광과 측정 대상 물체에 영향을 받는 물체광의 간섭에 의해서 생성된 물체 홀로그램의 강도(Intensity) 정보를 포함하는 이미지에 포함된 적어도 하나의 주파수 성분들을 확인하는 단계;
상기 홀로그래피 복원 장치가 상기 적어도 하나의 주파수 성분들 중 실상(Real Image)에 대응되는 실상 성분들을 추출하는 단계;
상기 홀로그래피 복원 장치가 상기 실상 성분들에 기초하여 상기 기준광과 켤레(Conjugate) 관계에 있는 보정광 및 상기 측정 대상 물체의 실상 정보를 포함하는 실상 홀로그램을 생성하는 단계;
상기 홀로그래피 복원 장치가 상기 보정광에 기초하여, 상기 실상 홀로그램에서 상기 기준광의 정보가 제거된 중간 홀로그램을 생성하는 단계;
상기 홀로그래피 복원 장치가 상기 중간 홀로그램으로부터 곡률 수차 보정정보를 생성하는 단계;
상기 홀로그래피 복원 장치가 상기 곡률 수차 보정정보에 기초하여, 상기 중간 홀로그램에서 곡률 수차에 의한 오차가 제거된 보정 홀로그램을 생성하는 단계; 및
상기 홀로그래피 복원 장치가 상기 보정 홀로그램으로부터 상기 측정 대상 물체의 3차원 형상 정보를 생성하는 단계; 및
판단하는 단계는,
결함의 위치를 고려하여 복수의 상위 범위 공정들 중 결함이 발생한 상위 범위 공정을 판단하고, 상기 실상 성분, 상기 실상 홀로그램, 상기 중간 홀로그램, 상기 보정 홀로그램, 상기 3차원 형상 정보 중 적어도 하나를 이용하여, 상기 상위 범위 공정에 포함된 하위 범위 공정을 판단하는 단계;를 포함하고,
상기 홀로그래피 복원 장치가 별도의 기계 학습 모델링 장치에 의해서, 실상 정보 및 결함 정보, 실상 홀로그램 및 결함 정보, 중간 홀로그램 및 결함 정보, 보정 홀로그램 및 결함 정보, 3차원 형상 정보 및 결함 정보 사이의 알고리즘을 이용하여 특정된 결함 유무와의 관련성이 높은 입력 데이터의 종류를 이미지, 실상 정보, 실상 홀로그램, 중간 홀로그램, 보정 홀로그램, 3차원 형상 정보 중 하나를 수신하고,
이미지, 실상 정보, 실상 홀로그램, 중간 홀로그램, 보정 홀로그램, 3차원 형상 중에서, 상기 기계 학습 모델링 장치에 의해서 특정된 하나를 이용하여 상기 측정 대상 물체에 포함되는 결함의 위치, 결함이 발생된 공정을 판단하는 단계;를 포함하는, 복원된 홀로그램을 이용하여 공정 상의 결함을 판단하는 방법.
Checking, by a holographic restoration apparatus, at least one frequency component included in an image including intensity information of an object hologram generated by interference between a reference light reflected from an optical mirror and an object light affected by an object to be measured;
Extracting, by the holographic restoration apparatus, real image components corresponding to a real image from among the at least one frequency components;
Generating, by the holographic restoration apparatus, a real hologram including real image information of the object to be measured and correction light having a conjugate relationship with the reference light based on the real image components;
Generating, by the holographic restoration apparatus, an intermediate hologram from which information of the reference light is removed from the real hologram based on the correction light;
Generating, by the holographic restoration apparatus, curvature aberration correction information from the intermediate hologram;
Generating, by the holographic restoration apparatus, a correction hologram in which an error due to curvature aberration is removed from the intermediate hologram based on the curvature aberration correction information; And
Generating, by the holographic restoration apparatus, 3D shape information of the object to be measured from the correction hologram; And
The step of judging is,
Determine the upper range process in which the defect occurred among the plurality of upper range processes in consideration of the location of the defect, and use at least one of the real component, the real hologram, the intermediate hologram, the correction hologram, and the 3D shape information. Including, determining a lower range process included in the upper range process,
The holographic restoration device uses an algorithm between real information and defect information, real hologram and defect information, intermediate hologram and defect information, correction hologram and defect information, 3D shape information and defect information by a separate machine learning modeling device. Thus, the type of input data having a high correlation with the presence or absence of a specified defect is received from one of an image, real information, real hologram, intermediate hologram, correction hologram, and 3D shape information,
Determining the location of the defect included in the object to be measured and the process in which the defect occurred using one of the image, real information, real hologram, intermediate hologram, correction hologram, and three-dimensional shape, specified by the machine learning modeling device A method for determining a defect in a process using the restored hologram, including.
제1 항에 있어서
상기 결함이 발생된 공정을 판단하는 단계는
이미지, 실상 정보, 실상 홀로그램, 중간 홀로그램, 보정 홀로그램, 3차원 형상 중에서, 상기 기계 학습 모델링 장치에 의해서 특정된 하나를 이용하여 상기 측정 대상 물체에 존재하는 결함의 유무를 판단하고,
상기 측정 대상 물체에 대한 3차원 형상 정보와 기 등록된 기준 형상 정보를 비교하여 상기 측정 대상 물체의 결함의 위치, 또는 결함 영역을 검출하고,
상기 측정 대상 물체의 결함의 위치 또는 결함 영역 및 기 등록된 공정에 대한 정보를 이용하여 상기 측정 대상 물체 내의 결함 및 결함이 발생된 공정을 추론하는 점을 특징으로 하는, 복원된 홀로그램을 이용하여 공정 상의 결함을 판단하는 방법.
The method of claim 1
The step of determining the process in which the defect occurred
Determine the presence or absence of a defect in the object to be measured using one of the image, real information, real hologram, intermediate hologram, correction hologram, and three-dimensional shape, specified by the machine learning modeling device,
By comparing the three-dimensional shape information of the measurement target object and the previously registered reference shape information to detect the location of the defect or the defect area of the measurement target object,
Process using a restored hologram, characterized by inferring a defect in the measurement object and a process in which the defect occurred by using information on the location or defect area of the measurement target object and the previously registered process How to judge the defect of the image.
제1 항에 있어서
상기 결함이 발생된 공정을 판단하는 단계는
이미지, 실상 정보, 실상 홀로그램, 중간 홀로그램, 보정 홀로그램, 3차원 형상 중에서, 상기 기계 학습 모델링 장치에 의해서 특정된 하나를 이용하여 상기 측정 대상 물체에 존재하는 결함의 유무를 판단하고,
상기 측정 대상 물체에 대한 3차원 형상 정보와 기 등록된 기준 형상 정보를 비교하여 상기 측정 대상 물체의 결함의 위치, 또는 결함 영역을 검출하고,
상기 측정 대상 물체의 결함의 위치 또는 결함 영역 및 기 등록된 공정에 대한 정보를 이용하여 상기 측정 대상 물체 내의 결함 및 결함이 발생된 상위 공정을 추론하고,
상기 측정 대상 물체에 대한 상기 실상 성분, 상기 실상 홀로그램, 상기 중간 홀로그램, 상기 보정 홀로그램, 및 상기 3차원 형상 정보를 이용하여 결함이 발생된 하위 공정을 추론하는 점을 특징으로 하는, 복원된 홀로그램을 이용하여 공정 상의 결함을 판단하는 방법.
The method of claim 1
The step of determining the process in which the defect occurred
Determine the presence or absence of a defect in the object to be measured using one of the image, real information, real hologram, intermediate hologram, correction hologram, and three-dimensional shape, specified by the machine learning modeling device,
By comparing the three-dimensional shape information of the measurement target object and the previously registered reference shape information to detect the location of the defect or the defect area of the measurement target object,
Inferring a defect in the measurement object and an upper process in which the defect occurred using information on the location or defect area of the measurement target object and the previously registered process,
Using the real component, the real hologram, the intermediate hologram, the correction hologram, and the three-dimensional shape information for the object to be measured How to determine defects in the process using.
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