KR102600341B1 - Profilometry Device and Method - Google Patents

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KR102600341B1
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interference pattern
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KR1020230027770A
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이대건
공대성
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(주)힉스컴퍼니
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Abstract

표면 프로파일 측정 장치 및 방법이 개시된다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 광원; 복수의 반사체를 포함하는 반사부; 상기 광원에서 조사된 광을 제1광 및 제2광으로 분할하고, 상기 반사부에 의하여 반사되는 상기 제1광 및 상기 제2광을 대상 객체 측에 제공하는 광 분할기; 상기 대상 객체에 투영된 간섭패턴 이미지를 획득하는 카메라; 및 상기 간섭패턴 이미지를 제공받아 상기 간섭패턴 이미지를 기초로 상기 대상 객체의 표면의 프로파일 정보를 생성하는 프로파일 정보 생성기를 포함하는 표면 프로파일 측정장치가 개시된다.A surface profile measuring device and method are disclosed.
According to one embodiment of the present disclosure, a light source; A reflector including a plurality of reflectors; a light splitter that splits the light emitted from the light source into first light and second light and provides the first light and second light reflected by the reflector to the target object; a camera that acquires an interference pattern image projected onto the target object; and a profile information generator that receives the interference pattern image and generates profile information of the surface of the target object based on the interference pattern image.

Description

표면 프로파일 측정 장치 및 방법{Profilometry Device and Method}Surface profile measurement device and method {Profilometry Device and Method}

본 발명은 표면 프로파일 측정 장치 및 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 대상 객체에 투영된 간섭패턴을 분석하여 대상 객체의 표면 프로파일을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a surface profile measuring device and method. More specifically, the present invention relates to an apparatus and method for measuring the surface profile of a target object by analyzing an interference pattern projected on the target object.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section simply provides background information about the present invention and does not constitute prior art.

4차 산업혁명의 도래에 따라 반도체의 수요가 크게 증가하고 있다. 이에 따라 반도체의 생산속도 증대를 위하여 반도체 웨이퍼의 품질검사가 신속하게 이루어질 것이 요구되고 있다.With the advent of the 4th Industrial Revolution, demand for semiconductors is increasing significantly. Accordingly, in order to increase the production speed of semiconductors, it is required that quality inspection of semiconductor wafers be conducted quickly.

한편, 빛이 물체에 비추어졌을 때에 일어나는 빛의 간섭과 회절현상을 측정하고 이를 디지털 방식으로 기록하여, 이들 정보로부터 물체의 형상정보를 복원하도록 구성된 디지털 홀로그래픽 현미경(Digital holographic microscope)이 웨이퍼의 프로파일을 측정하는 데에 이용되고 있다.Meanwhile, a digital holographic microscope is designed to measure the interference and diffraction phenomenon that occurs when light shines on an object, record it digitally, and restore the shape information of the object from this information. is used to measure.

그러나, 종래의 디지털 홀로그래픽 현미경은 측정 대상 객체의 프로파일을 측정하기 위하여 준비된 참조 홀로그램 신호를 필요로 한다. 또한, 디지털 홀로그래픽 현미경이 대상 객체의 프로파일을 측정하기 위하여 획득하는 간섭패턴은 물체 상의 매우 작은 영역으로부터 반사된 광으로부터 얻어지는 것이므로 디지털 홀로그래픽 현미경을 이용하여 넓은 표면적을 가지는 웨이퍼의 모든 영역을 검사하는 데에는 많은 시간이 소요된다는 문제점이 있다.However, a conventional digital holographic microscope requires a reference holographic signal prepared to measure the profile of the object to be measured. In addition, since the interference pattern that a digital holographic microscope acquires to measure the profile of a target object is obtained from light reflected from a very small area on the object, all areas of a wafer with a large surface area can be inspected using a digital holographic microscope. The problem is that it takes a lot of time.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 별도의 참조 홀로그램 신호를 준비하지 않고도 대상 객체의 표면 프로파일을 측정할 수 있는 표면 프로파일 측정 장치 및 방법을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention was developed to solve the above-mentioned problems, and seeks to provide a surface profile measuring device and method that can measure the surface profile of a target object without preparing a separate reference hologram signal.

또한, 본 발명은 넓은 면적의 표면의 프로파일을 신속하게 측정할 수 있는 표면 프로파일 측정 장치 및 방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention seeks to provide a surface profile measuring device and method that can quickly measure the profile of a surface of a large area.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 표면 프로파일 측정장치는, 광을 조사하는 광원; 복수의 반사체를 포함하는 반사부; 광원에서 조사된 광을 제1광 및 제2광으로 분할하고, 반사부에 의하여 반사되는 제1광 및 제2광을 대상 객체 측에 제공하는 광 분할기; 대상 객체에 투영된 간섭패턴 이미지를 획득하는 카메라; 및 카메라로부터 간섭패턴 이미지를 제공받아 간섭패턴 이미지를 기초로 대상 객체의 표면의 프로파일 정보를 생성하는 프로파일 정보 생성기를 포함한다.According to one embodiment of the present invention, a surface profile measuring device includes a light source that irradiates light; A reflector including a plurality of reflectors; a light splitter that splits the light emitted from the light source into first light and second light and provides the first light and second light reflected by the reflector to the target object; A camera that acquires an interference pattern image projected onto a target object; and a profile information generator that receives an interference pattern image from a camera and generates profile information of the surface of the target object based on the interference pattern image.

또한, 광 분할기와 대상 객체의 사이에 설치되어 광 분할기로부터 대상 객체에 입사되는 광을 확대하는 광 확대기를 더 포함한다.In addition, it further includes a light expander installed between the light splitter and the target object to magnify the light incident on the target object from the light splitter.

여기서 프로파일 정보 생성기는 광 확대기의 확대율을 기초로 대상 객체의 표면의 프로파일 정보를 생성하도록 구성된다.Here, the profile information generator is configured to generate profile information of the surface of the target object based on the magnification of the optical enlarger.

또한, 광 확대기에 연결되어 광 확대기의 확대율을 조절하도록 구성된 확대율 조절기를 더 포함한다.In addition, it further includes a magnification adjuster connected to the optical expander and configured to adjust the magnification rate of the optical expander.

확대율 조절기는 대상 객체의 크기 정보를 제공받아 대상 객체의 크기 정보를 기초로 광 확대기의 확대율을 조절하도록 구성된다. The magnification adjuster is configured to receive size information of the target object and adjust the magnification rate of the optical enlarger based on the size information of the target object.

광 확대기는 적어도 하나의 볼록렌즈를 포함한다. The optical expander includes at least one convex lens.

복수의 반사체 중 적어도 하나는 회전 가능하게 설치된다. At least one of the plurality of reflectors is installed to be rotatable.

프로파일 정보 생성기는 프로파일 정보를 생성하기 위하여 카메라의 위치에 따른 이미지의 왜곡을 보정하도록 구성된다. The profile information generator is configured to correct distortion of the image according to the position of the camera to generate profile information.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 표면 프로파일 측정방법은, 적어도 하나의 프로세서에 의하여 수행되는 표면 프로파일 측정방법으로서, 표면 프로파일 측정장치의 카메라로부터 대상 객체에 투영된 간섭패턴 이미지를 수신하는 단계(S110); 및 간섭패턴 이미지를 기초로 대상 객체의 표면 프로파일 정보를 생성하는 단계(S120)를 포함한다.According to one embodiment of the present invention, the surface profile measurement method is performed by at least one processor, and includes the step of receiving an interference pattern image projected on the target object from a camera of the surface profile measurement device (S110) ); and generating surface profile information of the target object based on the interference pattern image (S120).

여기서 S120은, 간섭패턴 이미지에 대한 고속 푸리에 변환을 수행하여 공간 도메인을 주파수 도메인으로 변환시키는 단계(S121); 변환된 간섭패턴에 대한 필터링을 수행하는 단계(S122); 필터링된 간섭패턴에 대한 역 고속 푸리에 변환을 수행하여 주파수 도메인을 공간 도메인으로 복원하는 단계(S123); 및 S123에서 복원된 간섭패턴을 이용하여 복원된 간섭패턴에 대응하는 홀로그램 형상을 생성하는 단계(S124)를 포함한다.Here, S120 includes converting the spatial domain to the frequency domain by performing fast Fourier transform on the interference pattern image (S121); Performing filtering on the converted interference pattern (S122); Restoring the frequency domain to the spatial domain by performing an inverse fast Fourier transform on the filtered interference pattern (S123); and generating a hologram shape corresponding to the restored interference pattern using the interference pattern restored in S123 (S124).

본 발명의 표면 프로파일 측정 장치 및 방법은, 별도의 참조 홀로그램 신호를 준비하지 않고도 대상 객체의 표면 프로파일을 측정할 수 있다.The surface profile measuring device and method of the present invention can measure the surface profile of a target object without preparing a separate reference hologram signal.

또한, 본 발명의 표면 프로파일 측정 장치 및 방법은, 넓은 면적의 표면의 프로파일을 신속하게 측정할 수 있다.Additionally, the surface profile measuring device and method of the present invention can quickly measure the surface profile of a large area.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 프로파일 측정장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치가 프로파일 정보를 생성하는 예시를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 프로파일 측정방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.1 is a diagram showing the configuration of a surface profile measuring device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a computing device generating profile information according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flowchart showing a surface profile measurement method according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a block diagram schematically showing the configuration of a computing device according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, specific details for implementing the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. However, in the following description, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted if there is a risk of unnecessarily obscuring the gist of the present invention.

첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응되는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.In the accompanying drawings, identical or corresponding components are given the same reference numerals. Additionally, in the description of the following embodiments, overlapping descriptions of identical or corresponding components may be omitted. However, even if descriptions of components are omitted, it is not intended that such components are not included in any embodiment.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 개시된 실시예에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 관련 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서, 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.Terms used in this specification will be briefly described, and the disclosed embodiments will be described in detail. The terms used in this specification are general terms that are currently widely used as much as possible while considering the function in the present invention, but this may vary depending on the intention or precedent of a technician working in the related field, the emergence of new technology, etc. In addition, in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the relevant invention. Therefore, the terms used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall content of the present invention, rather than simply the name of the term.

본 명세서에서의 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수인 것으로 특정하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 복수의 표현은 문맥상 명백하게 복수인 것으로 특정하지 않는 한, 단수의 표현을 포함한다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.In this specification, singular expressions include plural expressions, unless the context clearly specifies the singular. Additionally, plural expressions include singular expressions, unless the context clearly specifies plural expressions. When it is said that a certain part includes a certain element throughout the specification, this does not mean excluding other elements, but may further include other elements, unless specifically stated to the contrary.

본 발명에서, "포함하다", "포함하는" 등의 용어는 특징들, 단계들, 동작들, 요소들 및/또는 구성 요소들이 존재하는 것을 나타낼 수 있으나, 이러한 용어가 하나 이상의 다른 기능들, 단계들, 동작들, 요소들, 구성 요소들 및/또는 이들의 조합이 추가되는 것을 배제하지는 않는다.In the present invention, terms such as "comprise", "comprising", etc. may indicate the presence of features, steps, operations, elements and/or components, but may indicate that such terms include one or more other functions, It does not preclude the addition of steps, operations, elements, components and/or combinations thereof.

본 발명에서, 특정 구성 요소가 임의의 다른 구성 요소에 "결합", "조합", "연결" 되거나, "반응" 하는 것으로 언급된 경우, 특정 구성 요소는 다른 구성 요소에 직접 결합, 조합 및/또는 연결되거나, 반응할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 특정 구성 요소와 다른 구성 요소 사이에 하나 이상의 중간 구성 요소가 존재할 수 있다. 또한, 본 발명에서 "및/또는"은 열거된 하나 이상의 항목의 각각 또는 하나 이상의 항목의 적어도 일부의 조합을 포함할 수 있다.In the present invention, when a specific component is referred to as being “coupled,” “combined,” “connected,” or “reacting” with any other component, the specific component is directly bonded, combined, and/or connected to the other component. Alternatively, it may be connected or react, but is not limited thereto. For example, one or more intermediate components may exist between a particular component and another component. Additionally, in the present invention, “and/or” may include each of one or more listed items or a combination of at least a portion of one or more items.

본 발명에서, "제1", "제2" 등의 용어는 특정 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위해 사용되는 것으로, 이러한 용어에 의해 상술된 구성 요소가 제한되진 않는다. 예를 들어, "제1" 구성 요소는 "제2" 구성 요소와 동일하거나 유사한 형태의 요소일 수 있다.In the present invention, terms such as “first” and “second” are used to distinguish specific components from other components, and the components described above are not limited by these terms. For example, the “first” component may be an element of the same or similar form as the “second” component.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 프로파일 측정장치의 구성을 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a surface profile measuring device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 표면 프로파일 측정장치(100)는 광원(110), 광 분할기(120), 반사부(131,132), 광 확대기(140), 카메라(150) 및 프로파일 정보 생성기(160)의 전부 또는 일부를 포함한다. 이외에도 표면 프로파일 측정장치(100)는 콜리메이터(collimator), 공간 필터(spatial filter), 가변 렌즈(tunable lens), 확대율 조절기 등을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the surface profile measuring device 100 includes all of the light source 110, the light splitter 120, the reflectors 131 and 132, the light expander 140, the camera 150, and the profile information generator 160. or includes part of it. In addition, the surface profile measuring device 100 may further include a collimator, a spatial filter, a tunable lens, and a magnification adjuster.

일 실시예에 따르면, 광원(110)은 대상 객체(10)의 관찰을 수행하기 위한 빛을 발생시키는 것으로서, 레이저(laser)를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 광원(110)에 의해 조사된 광(light)은 광원(110)으로부터 반사부(131,132), 광 분할기(120) 및 광 확대기(140) 등을 거쳐 대상 객체(10)에 입사될 수 있다.According to one embodiment, the light source 110 generates light for observing the target object 10 and may refer to a laser. For example, light irradiated by the light source 110 may be incident on the target object 10 through the reflectors 131 and 132, the light splitter 120, and the light expander 140 from the light source 110. You can.

광원(110)에서 조사된 광은 광 분할기(120)에 입사될 수 있다. 광 분할기(120)는 광원(110)에서 조사된 광을 제1광 및 제2광으로 분할할 수 있다. 반사부(131,132)는 복수의 반사체(131,132)를 포함한다. 구체적으로, 반사부(131,132)는 광원(110)의 광 조사방향 정면에 배치되는 제1반사체(131) 및 제2광의 경로 상에 배치되는 제2반사체(132)를 포함할 수 있다.Light emitted from the light source 110 may be incident on the light splitter 120. The light splitter 120 may split the light emitted from the light source 110 into first light and second light. The reflectors 131 and 132 include a plurality of reflectors 131 and 132. Specifically, the reflectors 131 and 132 may include a first reflector 131 disposed in front of the light irradiation direction of the light source 110 and a second reflector 132 disposed on the path of the second light.

여기서 제1광은 광 분할기(120)를 투과하여 제1반사체(131) 측으로 진행하고, 제2광은 광 분할기(120)에 의하여 반사되어 제2반사체(132) 측으로 진행할 수 있다.Here, the first light may pass through the light splitter 120 and proceed toward the first reflector 131, and the second light may be reflected by the light splitter 120 and proceed toward the second reflector 132.

제1광은 제1반사체(131)에 의하여 다시 광 분할기(120) 측으로 반사되고, 제2광은 제2반사체(132)에 의하여 다시 광 분할기(120) 측으로 반사될 수 있다. The first light may be reflected back toward the light splitter 120 by the first reflector 131, and the second light may be reflected back toward the light splitter 120 by the second reflector 132.

광 분할기(120)는 반사부(131,132)에 의하여 반사되는 제1광 및 제2광을 대상 객체(10) 측에 제공한다. 구체적으로, 제1반사체(131)로부터 반사된 제1광은 광 분할기(120)에 의하여 반사되어 대상 객체(10) 측으로 진행하고, 제2반사체(132)로부터 반사된 제2광은 광 분할기(120)를 투과하여 대상 객체(10) 측으로 진행될 수 있다. 대상 객체(10) 측으로 진행하는 제1광 및 제2광이 상호 합쳐져 대상 객체(10)에 간섭패턴(Fringe pattern)이 투영된다. 대상 객체(10)는 예를 들면 웨이퍼(10)일 수 있다.The light splitter 120 provides the first and second lights reflected by the reflectors 131 and 132 to the target object 10. Specifically, the first light reflected from the first reflector 131 is reflected by the light splitter 120 and proceeds toward the target object 10, and the second light reflected from the second reflector 132 is reflected by the light splitter ( It may pass through 120 and proceed toward the target object 10. The first light and the second light traveling toward the target object 10 are combined and an interference pattern (fringe pattern) is projected onto the target object 10. The target object 10 may be, for example, a wafer 10.

간섭패턴의 밀도는 복수의 반사체(131,132) 중 적어도 하나의 배치각도를 조절함으로써 변조될 수 있으며, 간섭패턴의 밀도를 조절할 수 있도록 복수의 반사체(131,132) 중 적어도 하나는 회전 가능하게 설치될 수 있다. 광원(110), 광 분할기(120) 및 반사부(131,132)의 상술한 배치 및 기능은 마이켈슨 간섭계(Michelson interferometer)를 이루는 것으로 이해될 수 있을 것이다.The density of the interference pattern can be modulated by adjusting the arrangement angle of at least one of the plurality of reflectors 131 and 132, and at least one of the plurality of reflectors 131 and 132 can be rotatably installed to adjust the density of the interference pattern. . The above-described arrangement and functions of the light source 110, the light splitter 120, and the reflectors 131 and 132 may be understood as forming a Michelson interferometer.

카메라(150)는 대상 객체(10)에 투영된 간섭패턴 이미지를 획득한다. 카메라(150)는 광원(110)에서 조사된 광이 웨이퍼(10)에 간섭패턴을 형성하는 것을 방해하지 않도록, 광원(110)으로부터 웨이퍼(10)에 이르기까지의 광원(110)에서 조사된 빛의 경로에서 이격된 위치에 배치될 수 있다.The camera 150 acquires an interference pattern image projected on the target object 10. The camera 150 detects the light emitted from the light source 110 from the light source 110 to the wafer 10 so that the light emitted from the light source 110 does not interfere with forming an interference pattern on the wafer 10. It can be placed in a location spaced apart from the path.

카메라(150)가 획득한 간섭패턴 이미지는 프로파일 정보 생성기(160)에 제공될 수 있다. 프로파일 정보 생성기(160)는 카메라(150)와 통신을 수행할 수 있는 임의의 컴퓨팅 장치일 수 있다. 프로파일 정보 생성기(160)는 대상 객체(10)에 투영된 간섭패턴 이미지를 기초로 대상 객체(10)의 프로파일 정보를 생성하도록 구성된다. 이러한 구성에 의하면, 별도의 참조 홀로그램을 이용하지 않고도 대상 객체(10)에 형성된 간섭패턴을 이용하여 시험대상물체의 프로파일 사양을 측정할 수 있다.The interference pattern image acquired by the camera 150 may be provided to the profile information generator 160. The profile information generator 160 may be any computing device capable of communicating with the camera 150. The profile information generator 160 is configured to generate profile information of the target object 10 based on the interference pattern image projected on the target object 10. According to this configuration, the profile specifications of the test object can be measured using the interference pattern formed on the target object 10 without using a separate reference hologram.

여기서 대상 객체(10)의 프로파일 정보란 예를 들면 대상 객체(10)의 표면형상을 나타내는 3D 홀로그램 형상을 포함할 수 있다. 프로파일 정보 생성기(160)는 임의의 사전 결정된 알고리즘을 기초로 간섭패턴 이미지를 이용하여 대상 객체(10)에 대한 3D 홀로그램 형상을 생성할 수 있다. 다시 말해, 상술된 과정에 의해 제1광과 제2광이 웨이퍼(10)에 도달하게 되면 둘은 간섭패턴을 생성할 수 있으며, 카메라(150)에 의하여 획득된 간섭패턴의 이미지가 임의의 컴퓨팅 장치로 제공되어 이미지 처리 과정이 시작될 수 있다. 구체적으로, 이미지 프로파일 정보 생성기(160)는 임의의 알고리즘을 이용하여 간섭패턴이 투영된 대상 객체(10)의 표면 영역의 프로파일 정보를 산출할 수 있다.Here, the profile information of the target object 10 may include, for example, a 3D hologram shape representing the surface shape of the target object 10. The profile information generator 160 may generate a 3D hologram shape for the target object 10 using an interference pattern image based on an arbitrary predetermined algorithm. In other words, when the first light and the second light reach the wafer 10 through the above-described process, the two can generate an interference pattern, and the image of the interference pattern obtained by the camera 150 can be used in any computing Provided to the device, the image processing process can begin. Specifically, the image profile information generator 160 may calculate profile information of the surface area of the target object 10 on which the interference pattern is projected using an arbitrary algorithm.

카메라(150)가 광원(110)으로부터 웨이퍼(10)에 이르기까지의 광원(110)에서 조사된 빛의 경로에서 이격된 위치에 배치되어야 하므로 카메라(150)는 대상 객체(10)의 표면에 대하여 비스듬하게 배치될 수 있는데, 이러한 배치에 의하여 카메라(150)가 최초에 획득하는 간섭패턴 이미지는, 대상 객체(10)를 정면에서 바라본 것과 다를 수 있다. 따라서, 프로파일 정보 생성기(160)는 프로파일 정보를 생성하기 위하여 카메라(150)의 위치에 따른 이미지의 왜곡을 보정하도록 구성될 수 있다.Since the camera 150 must be placed in a position away from the path of light emitted from the light source 110 from the light source 110 to the wafer 10, the camera 150 is positioned with respect to the surface of the target object 10. It may be arranged obliquely, and due to this arrangement, the interference pattern image initially acquired by the camera 150 may be different from the image when the target object 10 is viewed from the front. Accordingly, the profile information generator 160 may be configured to correct distortion of the image according to the position of the camera 150 in order to generate profile information.

일 실시예에 따르면, 광 분할기(120)와 대상 객체(10)의 사이에 광 확대기(140)가 설치된다. 광 확대기(140)는 광 분할기(120)로부터 대상 객체(10)에 입사되는 광을 확대하는 것으로서, 예를 들면 적어도 하나의 볼록렌즈를 포함할 수 있다. 광 확대기(140)를 이용하여 간섭패턴이 투영된 대상 객체(10)의 표면 상의 영역을 확장할 수 있으며, 이로써 넓은 영역의 표면 프로파일 정보를 생성할 수 있다. According to one embodiment, the light expander 140 is installed between the light splitter 120 and the target object 10. The light enlarger 140 magnifies the light incident on the target object 10 from the light splitter 120 and may include, for example, at least one convex lens. The optical expander 140 can be used to expand the area on the surface of the target object 10 on which the interference pattern is projected, thereby generating surface profile information over a wide area.

프로파일 정보 생성기(160)는 간섭패턴이 투영된 영역의 프로파일 정보를 생성할 수 있는데, 광 확대기(140)는 간섭패턴이 투영되는 영역을 확장함으로써 프로파일 정보 생성기(160)가 넓은 면적에 대한 프로파일 정보를 생성할 수 있도록 한다. 여기서 프로파일 정보 생성기(160)는 광 확대기(140)의 확대율을 기초로 대상 객체(10) 표면의 프로파일 정보를 생성하도록 구성될 수 있다.The profile information generator 160 can generate profile information of the area where the interference pattern is projected. The optical expander 140 expands the area where the interference pattern is projected, so that the profile information generator 160 can generate profile information for a large area. Allows you to create . Here, the profile information generator 160 may be configured to generate profile information on the surface of the target object 10 based on the magnification ratio of the light enlarger 140.

본 발명의 표면 프로파일 측정장치(100)는 광 확대기(140)에 전기적으로 연결되어 광 확대기(140)의 확대율을 조절하도록 구성된 확대율 조절기(미도시)를 추가로 포함할 수도 있다. 확대율 조절기는 예를 들면 전기에너지를 이용하여 볼록렌즈를 변위시키켜 웨이퍼(10)에 맺히는 간섭패턴의 상의 확대율을 조절하도록 구성된 것일 수 있다.The surface profile measuring device 100 of the present invention may further include a magnification adjuster (not shown) electrically connected to the optical enlarger 140 and configured to adjust the magnification of the optical enlarger 140. The magnification adjuster may be configured to adjust the magnification of the image of the interference pattern formed on the wafer 10 by displacing a convex lens using, for example, electrical energy.

확대율 조절기는 대상 객체(10)의 크기 정보를 제공받아 대상 객체(10)의 크기 정보를 기초로 광 확대기(140)의 확대율을 조절하도록 구성될 수도 있다. 측정자가 확대율 조절기에 대상 객체(10)의 크기에 대한 정보를 입력하면, 확대율 조절기가 그를 기초로 광 확대기(140)의 크기를 조절할 수 있다. 예를 들면 확대율 조절기는 대상 객체(10)의 측정 대상 표면적이 큰 경우 광 확대기(140)의 확대율을 크게 조절할 수 있다. 이러한 구성에 의하여 본 발명의 표면 프로파일 측정장치(100)는 넓은 표면적에 대한 프로파일 측정을 수행할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 표면 프로파일 측정장치(100)는 넓은 표면적을 가지는 웨이퍼(10)의 프로파일 측정을 수행할 수 있다.The magnification adjuster may be configured to receive size information of the target object 10 and adjust the magnification rate of the optical enlarger 140 based on the size information of the target object 10. When the measurer inputs information about the size of the target object 10 into the magnification controller, the magnification controller can adjust the size of the optical enlarger 140 based on the information. For example, the magnification adjuster can greatly adjust the magnification of the optical enlarger 140 when the surface area to be measured of the target object 10 is large. With this configuration, the surface profile measuring device 100 of the present invention can perform profile measurement on a large surface area. For example, the surface profile measuring device 100 of the present invention can perform profile measurement of a wafer 10 having a large surface area.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치가 프로파일 정보를 생성하는 예시를 나타내는 도면이다. 일 실시예에 따르면, 컴퓨팅 장치(200)는 상술된 프로파일 정보 생성기(160)를 포함할 수 있으며, 홀로그램 생성과 연관된 이미지 처리를 수행하는 장치일 수 있다. 도시된 것과 같이 컴퓨팅 장치(200)는 이미지 처리 소프트웨어(210)를 기초로 간섭패턴 이미지(220)를 입력받아 표면 프로파일 정보(230)를 생성할 수 있다. 여기서, 이미지 처리 소프트웨어(210)는 간섭패턴 이미지(220)에 포함된 노이즈 등을 제거하기 위한 임의의 소프트웨어일 수 있으며, 표면 프로파일 정보(230)는 대상객체의 표면을 나타내는 홀로그램 형상을 포함할 수 있다.FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a computing device generating profile information according to an embodiment of the present invention. According to one embodiment, the computing device 200 may include the profile information generator 160 described above and may be a device that performs image processing associated with hologram creation. As shown, the computing device 200 may receive the interference pattern image 220 based on the image processing software 210 and generate surface profile information 230. Here, the image processing software 210 may be any software for removing noise included in the interference pattern image 220, and the surface profile information 230 may include a holographic shape representing the surface of the target object. there is.

일 실시예에 따르면, 컴퓨팅 장치(200)는 간섭패턴 이미지(220)를 수신하고, 수신된 간섭패턴 이미지(220)에 대한 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform; FFT)을 수행하여 공간 도메인(spatial domain)을 주파수 도메인(Frequency domain)으로 변환할 수 있다. 컴퓨팅 장치(200)는 밴드 패스 필터를 통해 피크 포인트(peak point)를 찾아 유의미한 데이터만을 추출 및 분석할 수 있다 이와 같이 필터링을 수행한 후, 컴퓨팅 장치(200)는 홀로그램 신호에 대한 역(inverse) 고속 푸리에 변환을 수행하여 주파수 도메인을 공간 도메인으로 변환할 수 있다.According to one embodiment, the computing device 200 receives the interference pattern image 220, and performs Fast Fourier Transform (FFT) on the received interference pattern image 220 to perform the spatial domain. ) can be converted to the frequency domain. The computing device 200 can extract and analyze only meaningful data by finding peak points through a band pass filter. After performing filtering in this way, the computing device 200 performs an inverse process for the holographic signal. The frequency domain can be converted to the spatial domain by performing fast Fourier transform.

일 실시예에 따르면, 컴퓨팅 장치(200)는 간섭패턴 이미지(220)의 적어도 일부 위치에서의 밝기를 사전 결정된 기준으로 표준화하고, 제1광과 제2광 사이의 광 경로차(phase)를 획득할 수 있다. 예를 들어 공간 도메인의 밝기 값은 광 경로차가 짝수배일 때는 높고(밝고), 홀수 배일 때는 낮게(어둡게) 결정되므로, 컴퓨팅 장치(200)는 이러한 성질을 이용하여 공간 도메인의 밝기 값을 기준으로 광 경로차를 획득하거나 산출할 수 있다.According to one embodiment, the computing device 200 normalizes the brightness at at least some positions of the interference pattern image 220 to a predetermined standard and obtains an optical path difference (phase) between the first light and the second light. can do. For example, the brightness value of the spatial domain is determined to be high (bright) when the optical path difference is an even multiple, and low (dark) when the optical path difference is an odd multiple. Therefore, the computing device 200 uses this property to determine the light based on the brightness value of the spatial domain. The route difference can be obtained or calculated.

일 실시예에 따르면, 컴퓨팅 장치(200)는 획득된 광 경로차를 이용하여 홀로그램 형상의 새로운 주파수 도메인의 필드(field)를 생성할 수 있다. 그리고 나서, 컴퓨팅 장치(200)는 이와 같이 생성된 주파수 도메인 필드에서 위상 정보를 획득하여 위상차를 산출할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(200)는 이렇게 얻은 결과값을 조합하여 3차원 홀로그램 형상을 생성할 수 있다.According to one embodiment, the computing device 200 may generate a new frequency domain field in the shape of a hologram using the obtained optical path difference. Then, the computing device 200 may obtain phase information from the frequency domain field generated in this way and calculate the phase difference. Additionally, the computing device 200 can generate a three-dimensional hologram shape by combining the results obtained in this way.

이러한 과정에서, 컴퓨팅 장치(200)는 카메라(도 1의 150)의 위치에 따른 간섭패턴 이미지(220)의 왜곡을 보정할 수 있다. 이러한 보정에 의하여 대상객체를 정면에서 바라보았을 때의 모습에 대응되는 홀로그램 형상을 획득할 수 있다.In this process, the computing device 200 may correct distortion of the interference pattern image 220 according to the position of the camera (150 in FIG. 1). Through this correction, a holographic shape corresponding to the appearance of the target object when viewed from the front can be obtained.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 프로파일 측정방법을 나타낸 흐름도이다. 일 실시예에 따른 표면 프로파일 측정방법(S100)은 적어도 하나의 프로세서(예: 컴퓨팅 장치의 적어도 하나의 프로세서)에 의해 수행될 수 있다. 표면 프로파일 측정방법(S100)은 프로세서가 표면 프로파일 측정장치의 카메라로부터 대상객체에 투영된 간섭패턴 이미지를 수신하는 것으로서 개시될 수 있다(S110). 여기서 표면 프로파일 측정장치는, 광을 조사하는 광원, 복수의 반사체를 포함하는 반사부, 광원에서 조사된 광을 제1광 및 제2광으로 분할하고 반사부에 의하여 반사되는 제1광 및 제2광을 대상객체 측에 제공하는 광 분할기, 대상객체에 투영된 간섭패턴 이미지를 획득하는 카메라, 및 카메라로부터 간섭패턴 이미지를 제공받아 간섭패턴 이미지를 기초로 대상객체의 표면의 프로파일 정보를 생성하는 프로파일 정보 생성기를 포함할 수 있다.Figure 3 is a flowchart showing a surface profile measurement method according to an embodiment of the present invention. The surface profile measuring method S100 according to one embodiment may be performed by at least one processor (eg, at least one processor of a computing device). The surface profile measurement method (S100) may begin with the processor receiving an interference pattern image projected onto the target object from a camera of the surface profile measurement device (S110). Here, the surface profile measuring device includes a light source that irradiates light, a reflector including a plurality of reflectors, splits the light irradiated from the light source into first light and second light, and divides the light irradiated from the light source into first light and second light and reflects the first light and second light by the reflector. A light splitter that provides light to the target object, a camera that acquires an interference pattern image projected on the target object, and a profile that receives the interference pattern image from the camera and generates profile information of the surface of the target object based on the interference pattern image. May include an information generator.

이후, 프로세서는 간섭패턴 이미지를 기초로 대상객체의 표면 프로파일 정보를 생성할 수 있다(S120). 구체적으로, 프로세서는 수신된 간섭패턴 이미지에 대한 고속 푸리에 변환을 수행하여 공간 도메인을 주파수 도메인으로 변화시킬 수 있다(S121).Thereafter, the processor may generate surface profile information of the target object based on the interference pattern image (S120). Specifically, the processor may perform fast Fourier transform on the received interference pattern image to change the spatial domain into the frequency domain (S121).

프로세서는 변화된 간섭패턴에 대한 필터링을 수행할 수 있다(S122). 또한, 프로세서는 필터링된 간섭패턴에 대한 역 고속 푸리에 변환을 수행하여 주파수 도메인을 공간 도메인으로 복원할 수 있다(S123). 이후, 프로세서는 단계 S123에서 복원된 간섭패턴을 이용하여 복원된 간섭패턴에 대응하는 홀로그램 형상을 생성할 수 있다. 이러한 방법에 의하여, 별도의 참조 홀로그램을 이용하지 않고도 대상객체에 형성된 간섭패턴을 이용하여 시험대상물체의 프로파일 사양을 측정할 수 있다.The processor may perform filtering on the changed interference pattern (S122). Additionally, the processor can restore the frequency domain to the spatial domain by performing an inverse fast Fourier transform on the filtered interference pattern (S123). Thereafter, the processor may use the restored interference pattern in step S123 to generate a hologram shape corresponding to the restored interference pattern. By this method, the profile specifications of the test object can be measured using the interference pattern formed on the object without using a separate reference hologram.

또한, 간섭패턴 이미지를 획득하는 표면 프로파일 측정장치는 광 분할기와 대상객체 사이에 설치되는 광 분할기로부터 대상객체에 입사되는 광을 확대하는 광 확대기를 더 포함할 수 있다. 이러한 경우 프로세서는 과정 S120에서 광 확대기의 확대율을 기초로 표면 프로파일 정보를 생성할 수 있다.In addition, the surface profile measuring device that acquires the interference pattern image may further include a light expander that magnifies the light incident on the target object from the light splitter installed between the light splitter and the target object. In this case, the processor may generate surface profile information based on the magnification of the optical enlarger in step S120.

프로세서는 카메라의 위치에 따른 간섭패턴 이미지의 왜곡을 보정하는 작업을 추가로 수행할 수도 있다.The processor may additionally perform the task of correcting distortion of the interference pattern image according to the position of the camera.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 컴퓨팅 장치(200)는 메모리(410), 프로세서(420), 통신 모듈(430) 및 입출력 인터페이스(440)를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 상술된 프로파일 정보 생성기(도 1의 160) 등을 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 컴퓨팅 장치(200)는 통신 모듈(430)을 이용하여 네트워크를 통해 정보 및/또는 데이터를 통신할 수 있도록 구성될 수 있다.Figure 4 is a block diagram schematically showing the configuration of a computing device according to an embodiment of the present invention. The computing device 200 may include a memory 410, a processor 420, a communication module 430, and an input/output interface 440, and may include, for example, the profile information generator (160 in FIG. 1) described above. It can be included. As shown in FIG. 4 , the computing device 200 may be configured to communicate information and/or data over a network using a communication module 430 .

메모리(410)는 비-일시적인 임의의 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 포함할 수 있다. Memory 410 may include any non-transitory computer-readable recording medium.

프로세서(420)는 기본적인 산술, 로직 및 입출력 연산을 수행함으로써, 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하도록 구성될 수 있다. 명령은 메모리(410) 또는 통신 모듈(430)에 의해 사용자 단말(미도시) 또는 다른 외부 시스템으로 제공될수 있다.The processor 420 may be configured to process instructions of a computer program by performing basic arithmetic, logic, and input/output operations. Commands may be provided to a user terminal (not shown) or another external system by the memory 410 or communication module 430.

통신 모듈(430)은 네트워크를 통해 사용자 단말(미도시)과 컴퓨팅 장치(200)가 서로 통신하기 위한 구성 또는 기능을 제공할 수 있으며, 컴퓨팅 장치(200)가 외부 시스템(일례로 별도의 클라우드 시스템 등)과 통신하기 위한 구성 또는 기능을 제공할 수 있다. The communication module 430 may provide a configuration or function for a user terminal (not shown) and the computing device 200 to communicate with each other through a network, and the computing device 200 may be configured to communicate with an external system (e.g., a separate cloud system). etc.) may provide a configuration or function for communication.

또한, 컴퓨팅 장치(200)의 입출력 인터페이스(440)는 컴퓨팅 장치(200)와 연결되거나 컴퓨팅 장치(200)가 포함할 수 있는 입력 또는 출력을 위한 장치(미도시)와의 인터페이스를 위한 수단일 수 있다. Additionally, the input/output interface 440 of the computing device 200 may be connected to the computing device 200 or may be a means for interfacing with a device (not shown) for input or output that the computing device 200 may include. .

본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 이해할 수 있는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.Although the present invention has been described in relation to some embodiments in this specification, various modifications and changes may be made without departing from the scope of the present invention as understood by those skilled in the art. Additionally, such modifications and changes should be considered to fall within the scope of the claims appended hereto.

10: 대상 객체
100: 표면 프로파일 측정장치
110: 광원
120: 광 분할기
131: 제1반사체
132: 제2반사체
140: 광 확대기
150: 카메라
160: 프로파일 정보 생성기
200: 컴퓨팅 장치10: Target object
100: Surface profile measuring device
110: light source
120: optical splitter
131: First reflector
132: Second reflector
140: Optical enlarger
150: camera
160: Profile information generator
200: computing device

Claims (10)

광을 조사하는 광원;
복수의 반사체를 포함하는 반사부;
상기 광원에서 조사된 광을 제1광 및 제2광으로 분할하고, 상기 반사부에 의하여 반사되는 상기 제1광 및 상기 제2광을 대상 객체 측에 제공하는 광 분할기;
상기 대상 객체에 투영된 간섭패턴 이미지를 획득하는 카메라;
상기 카메라로부터 상기 간섭패턴 이미지를 제공받아 상기 간섭패턴 이미지를 기초로 상기 대상 객체의 표면의 프로파일 정보를 생성하는 프로파일 정보 생성기;
상기 광 분할기와 상기 대상 객체의 사이에 설치되어 상기 광 분할기로부터 상기 대상 객체에 입사되는 광을 확대하는 광 확대기; 및
상기 광 확대기에 연결되어 상기 광 확대기의 확대율을 조절하도록 구성된 확대율 조절기를 포함하고,
상기 확대율 조절기는 상기 대상 객체의 크기 정보를 제공받아 상기 대상 객체의 크기 정보를 기초로 상기 광 확대기의 확대율을 조절하도록 구성된, 표면 프로파일 측정장치.A light source that irradiates light;
A reflector including a plurality of reflectors;
a light splitter that splits the light emitted from the light source into first light and second light and provides the first light and second light reflected by the reflector to the target object;
a camera that acquires an interference pattern image projected onto the target object;
a profile information generator that receives the interference pattern image from the camera and generates profile information of the surface of the target object based on the interference pattern image;
a light expander installed between the light splitter and the target object to magnify light incident on the target object from the light splitter; and
A magnification adjuster connected to the optical enlarger and configured to adjust the magnification of the optical enlarger,
The magnification adjuster is configured to receive size information of the target object and adjust the magnification of the optical enlarger based on the size information of the target object. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 프로파일 정보 생성기는 상기 광 확대기의 확대율을 기초로 상기 대상 객체의 표면의 프로파일 정보를 생성하도록 구성된 표면 프로파일 측정장치.According to paragraph 1,
The profile information generator is configured to generate profile information of the surface of the target object based on the magnification ratio of the optical enlarger. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 광 확대기는 적어도 하나의 볼록렌즈를 포함하는 표면 프로파일 측정장치.According to paragraph 1,
The optical expander is a surface profile measuring device including at least one convex lens. 제1항에 있어서,
상기 복수의 반사체 중 적어도 하나는 회전 가능하게 설치된 표면 프로파일 측정장치.According to paragraph 1,
A surface profile measuring device wherein at least one of the plurality of reflectors is rotatably installed. 제1항에 있어서,
상기 프로파일 정보 생성기는 상기 프로파일 정보를 생성하기 위하여 상기 카메라의 위치에 따른 상기 이미지의 왜곡을 보정하도록 구성된 표면 프로파일 측정장치.According to paragraph 1,
The profile information generator is a surface profile measuring device configured to correct distortion of the image according to the position of the camera to generate the profile information. 삭제delete 삭제delete
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