KR20010090592A - 광학적 이방성 구조체의 평가 - Google Patents

Abstract

광학적 이방성 구조체의 광학적 이방성의 정확한 평가를 실현할 수 있는 광학적 이방성 다층 구조체의 평가 방법이 제공된다. 이 방법은, (a) 제1 편광 성분을 포함하는 입사광을 광학적 이방성 구조체에 조사하여, 상기 구조체에 의한 반사에 따른 제2 편광 성분을 포함하는 반사광을 발생시키는 단계 -상기 제1 편광 성분은 s-편광 성분 및 p-편광 성분 중의 하나이고, 상기 제2 편광 성분은 s-편광 성분 및 p-편광 성분 중의 하나이면서 상기 제1 편광 성분과 상이함-; 및 (b) 상기 반사광의 제2 편광 성분의 강도를 측정하여, 상기 구조체의 광학적 이방성을 결정하는 단계를 포함한다. 상기 단계 (b)에서 상기 구조체를 평행 이동시킬 때, 상기 구조체의 광학적 이방성의 면내 분포를 측정한다. 상기 단계 (b)에서 상기 구조체를 회전시킬 때, 상기 구조체의 주 유전율 좌표축의 배향을 결정한다.

Description

광학적 이방성 구조체의 평가{EVALUATION OF OPTICALLY ANISOTROPIC STRUCTURE}

본 발명은 이방성 구조체의 평가에 관한 것이고, 특히, 액정 분자의 초기 배향을 정렬하는 정렬층과 같은 광학적 이방성 구조체를 평가하는 방법 및 그에 사용되는 평가 시스템이 관한 것이다.

전통적으로, 광학적 이방성층에 입사광을 조사하고 반사광을 받아 평가하는 평가 기술이 발전되어 왔다.

예를 들어, 1991년 3월에 공개된 일본 미심사 특허 공보 3-65637호에서 티. 이소베(T. Isobe)에 의해 광학적 이방성 다층 구조체의 굴절 지수를 측정하는 방법이 공개되었다. 이 방법에서, 입사광은 광학적 이방성 다층 구조체에 조사되어 구조체에 따라 반사광을 생성한다. 그리고, 굴정광의 강도가 측정된다. 반사광의 강도는 입사광의 입사각 및 입사 배향에 의존하여 변한다는 사실에 기초하여 굴절 지수 및 구조체의 최상층의 두께가 측정된다.

1997년 8월에 공개된 일본 미심사 특허 공보 9-218133호(1996년 3월 6일자의 일본 특허 출원 제 8-49320호)에서 아이. 히로자와(I. Hirozawa)에 의해 광학적 이방성층의 측정 방법이 공개되었다. 이 방법에서, 광학적으로 이방성층의 시료에 입사광을 조사하여 층에 의해 반사광을 생성되고 시료는 면상 선회(in-plane turning)한다. 그리고, 반사광의 편광 상태, 시료의 정렬 부분의 유전율, 두께, 및 주 유전율 좌표축의 배향, 및 비정렬 부분의 유전율 및 두께가 측정된다.

1995년 6월에 공개된 일본 미심사 특허 공보 제 7-151640호에서 티. 이시하라(T. Ishihara) 등에 의해 광학적 이방성층의 평가 시스템이 공개되었다. 이 시스템에서, 서로 직각인 두 선형적으로 편광된 광이 입사 적외선광으로부터 생성되고, 광학적 이방성층에 조사된다. 반사광의 흡광이 측정된다. 그리고, 두 신형작으로 편광된 반사광 사이의 차이(예를 들어, 적외선 2색성 차이)가 계산된다.

1993년 1월 공개된 일본 미심사 특허 공보 제 5-5699호에서 티. 이소베에 의해 광학적 이방성층의 굴절 지수 및 두께를 측정하는 방법이 공개되었다. 이 방법에서, 입사 가시광은 광학적 이방성층에 조사되고 입사광의 입사각이 변경된다.

공보 제 3-65637, 9-218133, 7-151640, 및 5-5699에서 공개된 상술된 중래의 방법 또는 시스템에서, 고 결정성을 갖는 무기 재료층에 대한 결정 배향, 즉, 분자의 배향은 정량적으로 평가될 수 있다. 그러나, 각 측정 공정에서 층의 측정할 수 있는 영역은 좁고 측정 공정에 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.

반면에, 액정 표시(LCD) 장치에 사용되는 액정 분자의 배향 배향을 정렬하는 정렬층을 평가하기 위하여, 2000년 4월에 공개된 일본 미심사 특허 공보 제2000-121496호에서, 에스. 이토(S. Ito)에 의해 이들 종류의 정렬층의 이방성을 평가하는 방법이 공개되었다. 이 방법에서, 입사 p-편광이 브류스터 각(Brewster's angle)에서 정렬층의 시료에 조사되어 반사광을 생성한다. 그리고, 반사광의 s-편광 성분의 강도가 측정되어, 층의 이방성이 평가된다.

공보 제2000-121496호에서 공개된 방법에서, 입사 p-편광은 브류스터 각에서 정렬층의 시료에 조사되어, 반사광의 p-편광 성분의 강도가 극도로 낮아진다. 이는 정렬층의 광학적 이방성에 기인하여 생성된 굴정광의 s-편광 성분의 강도가 높은 정확도로 측정될 수 있음을 의미한다.

상기 방법은 시료로서 광학적 이방성층을 기판 상에 직접 형성하는 경우에 적용가능하다. 그러나, 이 방법은 시료로서 광학적 이방성층이 LCD 장치의 적층 구조체와 같은 다층 구조체를 갖는 경우에는 적용하기 어렵다. 이것은 반사광의 p-편광 성분이 제거되는 점에서의 브류스터 각을 명확하게 한정하기 어렵기 때문이다.

또한, 에스. 이시하라(S. Ishihara)에 의해 발명되고 1992년 3월에 공개된 일본국 미심사 특허공보 평4-95845호에서 액정 분자의 배향을 정렬시키는 정렬층의 품질을 평가하는 방법을 개시하고 있다. 이 방법에서, 선형 편광이 정렬층으로 조사되어 반사광을 발생시킨다. 그러면, 반사광의 강도를 검출하고 층의 정렬된 상태 (즉, 정렬 품질)를 판정한다. 선형 편광된 입사광은 정렬(러빙) 배향에 수직이거나 평행인 편광면을 갖는다.

상기 일본공보 평-095845호의 제1 실시예에 개시된 바와 같이 선형 편광된 입사광이 시료면에 수직으로 조사되면, 반사광은 입사광과 동일한 배향으로 통과한다. 입사광의 광원과, 반사광의 강도를 검출하기 위한 광 검출기를 동일한 광 경로 상에 위치시킬 수 없기 때문에, 입사광의 입사각을 수직하게 구현할 수 없다.

빔 분할기를 추가로 사용한다면, 광원과 광 검출기가 동일한 광 경로 상에 위치될 필요가 없다. 그러나, 반사 또는 입사광의 편광 상태를 변환하는 빔 분할기는 존재하지 않는다. 그 결과, 이러한 경우에서도 입사광의 입사각을 수직하게하는 것은 불가능하다.

일본 공보 평4-95845의 제1 실시예로 참조된 도 1에서, 입사광은 지정된 경사 각도로 시료 면에 약간 비스듬하게 조사된다. 이 경우, 입사광 및 반사광은 각각 시료면에 평행인 편광면을 갖는 s-편광 성분과, 광의 이동 배향에 수직인 편광면을 갖는 p-편광 성분 및 s-편광 성분을 포함한다. p-편광 성분의 굴절 지수가 s-편광 성분의 굴절 지수와 다르기 때문에, 시료의 광학적 이방성을 정확하게 측정할 수 없다.

일본 공보 평4-95845의 제2 실시예로 참조된 도 2에서, 입사광은 지정된 큰 입사 각도로 시료 면에 비스듬하게 조사된다. 이 경우, 입사광은 시료면에 평행인 편광면을 갖는 s-편광 성분만을 갖는다. p-편광 성분은 시료면에 수직이거나 평행인 편광면을 갖지 않는다. 이것은 다음과 같은 이유 때문이다.

엄밀히 말하자면, 러빙 배향에 평행인 편광면을 갖는 광을 시료에 조사하기 위해서는, s-편광 입사광은 시료의 러빙 배향에 수직이 되도록 시료에 조사될 필요가 있다. 이것은 시료의 러빙 배향에 평행이도록 시료에 s-편광 입사광을 조사함으로써 구현된다.

특히, 층 표면을 천으로 러빙함으로써 생성된 정렬층의 경우, 층 표면에 대략 병렬로 연장하는 플루트 형상의 요철이 존재하여 층 표면이 이방성을 띠게 한다. 이방성 층 표면에 따라, 반사광의 강도가 광의 입사 배향에 따라 변화된다.

그 결과, 일본 공보 평4-95845에서 개시된 방법으로는 층의 광학적 이방성을 정확하게 측정할 수 없게 된다. 또한, 층의 정렬 배향이 알려지지 않았다면, 시료에 대한 정렬 배향에 병렬 또는 수직인 편광면을 갖는 방식으로 s-편광된 광이 층으로 조사될 수는 없다.

결과적으로, 일본 공보 평4-95845에 개시된 방법으로는 정렬층의 광학적 이방성을 정확하게 평가할 수 없다.

따라서, 본 발명의 목적은, 광학적 이방성 구조체의 광학적 이방성의 정확한 평가를 실현하는 것을 가능케 하는, 광학적 이방성 다층 구조체의 평가 방법, 및 그 방법에 이용되는 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 광학적 이방성 구조체의 면내 분포의 측정을 확실하게 하는, 광학적 이방성 구조체의 평가 방법, 및 그 방법에 이용되는 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 광학적 이방성 구조체의 이방성 유전율, 주 유전율 좌표축, 및 이방성 부분의 두께를 결정하는 것을 가능케 하는, 광학적 이방성 다층 구조체의 평가 방법, 및 그 방법에 이용되는 시스템을 제공하는 데 있다.

상기 목적 및 기타 목적들은 당업자가 이하의 설명으로부터 명백히 알 수 있을 것이다.

본 발명의 제1 국면에 따르면, 광학적 이방성 구조체의 평가 방법이 제공된다.

이 방법은,

(a) 제1 편광 성분을 포함하는 입사광을 광학적 이방성 구조체에 조사하여,상기 구조체에 의한 반사에 따른 제2 편광 성분을 포함하는 반사광을 발생시키는 단계 -상기 제1 편광 성분은 s-편광 성분 및 p-편광 성분 중의 하나이고, 상기 제2 편광 성분은 s-편광 성분 및 p-편광 성분 중의 하나이면서 상기 제1 편광 성분과 상이함-; 및

(b) 상기 반사광의 제2 편광 성분의 강도를 측정하여, 상기 구조체의 광학적 이방성을 결정하는 단계

를 포함한다.

본 발명의 제1 국면에 따른 방법에 의하면, 상기 (a) 및 (b) 단계들이 수행되기 때문에, 광학적 이방성 구조체의 광학적 이방성의 정확한 평가를 실현할 수 있고, 광학적 이방성 구조체의 면내 분포의 측정을 확실하게 할 수 있으며, 광학적 이방성 구조체의 이방성 유전율, 주 유전율 좌표축, 및 이방성 부분의 두께를 결정할 수 있다.

본 발명의 제2 국면에 따르면, 광학적 이방성 구조체의 평가 시스템이 제공된다.

이 시스템은,

(a) 제1 편광 성분을 포함하는 입사광을 광학적 이방성 구조체에 조사하여, 상기 구조체에 의한 반사에 따른 제2 편광 성분을 포함하는 반사광을 발생시키기 위한 입사광 조사기 -상기 제1 편광 성분은 s-편광 성분 및 p-편광 성분 중의 하나이고, 상기 제2 편광 성분은 s-편광 성분 및 p-편광 성분 중의 하나이면서 상기 제1 편광 성분과 상이함-; 및

(b) 상기 반사광의 제2 편광 성분의 강도를 측정하여, 상기 구조체의 광학적 이방성을 결정하기 위한 측정 서브시스템

을 포함한다.

본 발명의 제2 국면에 따른 시스템에 의하면, 본 발명의 제1 국면에 따른 방법이 수행된다. 따라서, 상기 제1 국면에 따른 방법에서와 동일한 이점이 있다.

본 발명의 제3 국면에 따르면, 광학적 이방성 구조체의 면내 광학적 이방성 분포를 측정하는 방법이 제공된다.

이 방법은,

(a) 측정 조건을 입력하는 단계 -상기 측정 조건은 초기 위치에 관한 좌표 데이터를 포함함-;

(b) 초기 위치에 관한 상기 좌표 데이터에 기초하여 광학적 이방성 구조체를 이동시키는 단계;

(c) 상기 구조체의 기울기를 조정하는 단계;

(d) 검출된 광 강도가 최대가 되는 각도를 구하는 단계;

(e) 상기 검출된 광 강도가 최대가 되는 배향와 상기 구조체의 배향를 일치시키는 단계; 및

(f) 상기 측정 조건에 의해 규정된 특정 위치들에서 반사광의 강도를 측정하여, 상기 구조체의 면내 광학적 이방성 분포를 측정하는 단계

를 포함한다.

본 발명의 제3 국면에 따른 방법에 의하면, 광학적 이방성 구조체의 면내 광학적 이방성 분포를 측정할 수 있다.

본 발명의 제4 국면에 따르면, 컴퓨터 판독 가능한 매체 및 거기에 기록된 컴퓨터 프로그램 -이 컴퓨터 프로그램은 광학적 이방성 구조체를 평가하도록 동작함- 을 구비한 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.

이 제품은,

(a) 측정 조건을 입력하는 코드 -상기 측정 조건은 초기 위치에 관한 좌표 데이터를 포함함-;

(b) 초기 위치에 관한 상기 좌표 데이터에 기초하여 광학적 이방성 구조체를 이동시키는 코드;

(c) 상기 구조체의 기울기를 조정하는 코드;

(d) 검출된 광 강도가 최대가 되는 각도를 구하는 코드;

(e) 상기 검출된 광 강도가 최대가 되는 배향와 상기 구조체의 배향를 일치시키는 코드; 및

(f) 상기 측정 조건에 의해 규정된 특정 위치들에서 반사광의 강도를 측정하여, 상기 구조체의 면내 광학적 이방성 분포를 측정하는 코드

를 포함한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학적 이방성 구조체의 평가 방법을 수행하는데 사용되는 평가 시스템의 구성을 나타내는 개략도.

도 2는 도 1에 나타낸 평가 시스템의 시료 스테이지의 자세한 구성을 나타내는 개략도.

도 3은 반사광의 p-편광 성분의 강도의 입사 배향 의존성을 측정한 결과를 나타내는 그래프. s-편광 입사광은 유리 기판 상에 형성된 이방성 층 상에 입사되어 반사광을 형성하고 입사 배향은 변화된다.

도 4는 반사광의 p-편광 성분의 강도의 입사 배향 의존성을 측정한 결과를 나타내는 그래프. s-편광 입사광은 유리 기판 상에 형성된 이방성 층 상에 입사되어 반사광을 형성하고 입사 배향이 변화된다.

도 5는 반사광의 s-편광 성분의 강도의 입사 배향 의존성을 측정한 결과를 나타내는 그래프. p-편광 입사광은 유리 기판 상에 형성된 이방성 층 상에 입사되어 반사광 형성하고 입사광의 배향이 변화된다.

도 6은 반사광의 s-편광 성분의 강도의 입사 배향 의존성을 측정한 결과를 나타내는 그래프. p-편광 입사광은 유리 기판 상에 형성된 이방성 층 상에 입사되어 반사광을 성하고 입사광의 배향이 변화된다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학적 이방성 구조체를 평가하는 방법에 의해 얻어진 반사광의 s-편광 성분의 강도의 위치 의존성을 측정한 결과를 나타내는 그래프. p-편광 입사광은 유리 기판 상에 형성된 등방성 및 이방성 영역을 갖는 층 또는 시료 상에 입사되어 반사광을 형성하고 입사 위치가 변화된다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광학적 이방성 구조체를 평가하는 방법을 수행하는데 사용되는 평가 시스템의 구성을 나타내는 개략도. 이 시스템은 컴퓨터의 제어하에서 시료의 이방성을 측정하도록 작동된다.

도 9는 도 8의 시스템에서 사용된 제어 프로그램의 단계를 나타내는 플로우챠트.

도 10은 본 발며의 제3 실시예의 따른 광학적 이방성 구조체를 평가하는 방법에 의해 얻어진 반사광의 s-편광 성분의 강도의 면내 분포를 측정한 결과를 나타내는 그래프. p-편광 입사광은 유리 기판 상에 형성된 등방성 및 이방성 영역을 갖는 층 또는 시료 상에 입사되어 반사광을 형성하고 입사 위치가 변화된다.

도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광학적 이방성 구조체를 평가하는 방법에 의해 얻어진 반사광의 p-편광 성분의 강도의 입사 배향 의존성을 측정한 결과를 나타내는 그래프. s-편광 입사광은 Cr 증착 유리 기판 상에 형성된 이방성 층 상에 입사되어 반사광을 형성하고 입사 배향이 변화되며, 곡선은 측정 결과를 나타내고 사각형 점은 계산 결과를 나타낸다.

도 12는 도 11의 제4 실시예에 따른 방법에서 사용된 컴퓨터 프로그램의 단계를 나나태는 플로우 챠트.

도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 광학적 이방성 구조체를 평가하는 방법을 수행하는데 사용되는 평가 시스템의 구성을 나타내는 개략도. 이 시스템은 연속 파장의 빛을 방사하는 광원과 분광기를 포함한다.

도 14는 도 13의 제5 실시예에 따른 방법에 의해 얻어진 반사광의 p-편광 성분의 강도의 입사 배향 의존성을 측정한 결과를 나타내는 그래프. s-편광 입사광(파장 450 nm)은 Cr 증착 유리 기판 상에 형성된 이방성 층 상에 입사되어 반사광을 형성하고 입사 배향이 변화된다.

도 15는 도 13에 따른 제5 실시예에 따른 방법에 의해 얻어진 반사광의 p-편광 성분의 강도의 입사 배향 의존성을 측정한 결과를 나타내는 그래프. s-편광 입사광(파장 650 nm)은 Cr 증착 유리 기판 상에 형성된 이방성 층 상에 입사되어 반사광을 형성하고 입사 배향은 변화된다.

도 16은 본 발명의 제6 실시예에 따른 광학적 이방성 구조체를 평가하는 방법을 수행하는데 사용되는 평가 시스템의 구성을 나타내는 개략도. 이 시스템은 연속 파장의 빛을 방사하는 광원 및 분광기를 포함한다.

도 17은 본 발명의 제7 실시예에 따른 광학적 이방성 구조체를 평가하는 방법을 수행하는데 사용되는 평가 시스템의 구성을 나타내는 개략도. 이 시스템은 이차원 위치 감응 검출기를 포함하고 구조체의 이방성의 면상 분포를 측정하는데 적용할 수 있다.

도 18은 본 발명의 제8 실시예에 따라 광학적 이방성 구조체를 평가하는 방법을 수행하는데 사용되는 다른 평가 시스템의 구성을 나타내는 개략도. 두 세트의 검광자 및 광 검출기는 검출기에 대하여 상기 반사광의 입사 배향이 서로 다르게 되도록 배열된다.

도 19는 본 발명의 제9 실시예에 따라 광학적 이방성 구조체를 평가하는 방법을 수행하는데 사용되는 또 다른 평가 시스템의 구성을 나타내는 개략도. 두 세트의 검광자 및 광 검출기는 수평 방향으로 배열된다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 레이저 광원

2 : 편광자

3 : 시료

4 : 시료 스테이지

5 : 검광자

6 : 광 검출기

7 : 오토 콜리메이터

8 : 디스플레이 모니터

21 : 회전 테이블

22, 23 : 평행 이동판

24 : 경사각 조정 기구

25 : 높이 조정 기구

26 : 지지판

상술한 바와 같이, 본 발명의 제1 특징에 따른 방법은 다음 단계 (a)와 (b)로 구성된다.

단계 (a)에서, 제1 편광 성분을 포함하는 입사광이 광학적으로 이방성 구조체에 조사되어, 구조체에 의한 반사에 의해 제2 편광 성분을 포함하는 반사광을 발생시킨다.

제1 편광 성분은 s-편광 성분 및 p-편광 성분 중의 하나이다. 제2 편광 성분은 s-편광 성분 및 p-편광 성분 중의 하나이고, 제1 편광 성분과는 다르다.

단계 (b)에서, 반사광의 제2 편광 성분의 강도가 측정되고, 구조체의 광학적 이방성을 결정한다.

본 발명의 제1 특징에 따른 방법으로, 다음의 사실이 이용된다.

특히, s-편광 입사광이 광학적 등방성 매체에 조사될 때, 입사광의 반사에 의해 발생된 반사광은 s-편광된 것이다. p-편광 입사광이 광학적 등방성 매체에 조사될 때, 입사광의 반사에 의해 발생된 반사광은 p-편광된 것이다. 이와는 다르게, s-편광 입사광이 광학적 이방성 매체에 조사될 때, 입사광의 반사에 의해 발생된 반사광은 s-편광 성분 뿐만 아니라 p-편광 성분도 포함한다. 유사하게, p-편광 입사광이 광학적 이방성 매체에 조사될 때, 입사광의 반사에 의해 발생된 반사광은 p-편광 성분 뿐만 아니라, s-편광 성분도 포함한다.

본 발명의 제1 특징에 따른 방법에 있어서, 광학적 이방성 구조체에 대해 제1 편광 성분을 포함하는 입사광은 광학적 이방성 구조체에 조사되어, 단계 (a)에서의 구조체에 의한 반사에 기인한 제2 편광 성분을 포함하는 반사광을 발생시킨다. 제1 편광 성분은 s-편광 성분 및 p-편광 성분 중의 하나인 한편, 제2 편광 성분은 s-편광 성분 및 p-편광 성분 중의 하나이고, 제1 편광 성분과는 다르다. 이것은 제1 편광 성분이 s-편광(또는 p-편광 성분) 성분일 때, 제2 편광 성분은 p-편광 성분(또는 s-편광 성분)이라는 것을 의미한다.

그 후에, 단계 (b)에서, 반사광의 제2 편광 성분의 강도가 측정되어, 구조체의 광학적 이방성을 결정한다.

그 결과, 단계 (b)에서의 측정 동작은 광학적 이방성 구조체에 의해 영향 받지 않으며, 이것은 선형 편광 입사광이 구조체에 단순히 조사된 후, 입사광의 반사광의 강도가 측정되는 경우와는 다르다.

또한, s- 또는 p-편광된 입사광이, 입사광의 입사면이 구조체의 정렬 배향에 평행하도록, 구조체에 조사되면, 입사광에 직교하는 반사광의 편광 성분이 구조체의 광학적 이방성의 존재 또는 부재의 여부에 상관없이 0과 같아진다. 따라서, 이는 구조체의 광학적 이방성의 측정에는 적당치 않다.

또한, 구조체의 이방성 부분이 구조체의 표면에 평행한 주요한 유전율 좌표축을 갖는 경우에, s- 또는 p-편광 입사광이, 입사광의 입사면이 구조체의 정렬 배향에 직교하도록, 구조체에 조사되면, 반사광의 편광 성분 (즉, s- 또는 p-편광 성분)이 또한 0과 동일해진다. 따라서, 이는 구조체의 광학적 이방성의 측정에 적당치 않다.

따라서, s- 또는 p-편광 입사광이, 입사광의 입사면이 구조체의 정렬 배향에 평행하게 구조체에 조사되면, 구조체은 입사광의 입사 배향을 변화시키도록 변하여, 반사광의 강도가 최대화되는 배향을 찾는다. 따라서, 구조체의 배향이 결정된다.

반사광의 강도가 입사광의 입사 각도에 대한 의존성을 갖기 때문에, 입사 각도가 반사광의 강도를 최대화하도록 선택되거나 결정된다. 따라서, s-편광의 강도 (통상 가장 약한 강도), 또는 (입사광의 입사면이 구조체의 정렬 배향에 평행하도록 구조체에 조사되는) p-편광 입사광의 편광 성분에 직교하는 반사광의 편광 성분이 증가된다. 이는 측정 동작이 높은 신호 대 잡음비(S/N)에 의해 실현될 수 있다는 것을 의미한다.

반사광의 검출 강도가 광학적 이방성의 크기, 주 유전율 좌표축, 및 구조체의 정렬 배향을 반영하기 때문에, 광학적 이방성의 크기, 주 유전율 좌표축, 및 구조체의 정렬 배향은 입사 배향에 대한 검출 강도의 의존성에 기초하여 결정될 수 있다. 이는 구조체에 회전 스테이지를 제공함으로써 실현된다.

반사광의 검출 강도는, 광학적 이방성의 상태에 따라 입사광의 입사각에 따라서 변화한다. 따라서, 입사 각도에 대한 의존성은 입사 배향의 의존성에 따라 측정되고, 이는 구조체의 광학적 이방성의 상태에 대한 측정 정밀도를 향상시킨다.

구조체의 광학적 이방성에 대한 측정, 계산 및 결정의 절차가 컴퓨터로 자동화되면, 구조체은 효율적으로 평가될 수 있다.

제1 형태에 따른 방법의 바람직한 실시예에 있어서, 구조체은 단계 (b)에서 이동되어, 구조체의 광학적 이방성의 면상 분포가 측정된다. 본 실시예에서는, 구조체의 넓은 면적이 단시간에 측정될 수 있다는 추가의 장점이 있다.

제1 형태에 따른 방법의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 구조체은 단계 (b)로 되돌아가고, 구조체의 주 유전율 좌표축의 배향이 결정된다. 본 실시예에서는, 구조체의 정렬 배향이 알려지지 않더라도 측정이 가능하다는 추가의 장점이 있다.

제1 형태에 따른 방법의 또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 단계 (b)에서 반사광의 제2 편광 성분의 강도가 평행하게 배열된 검출기들에 의해 측정되어, 구조체의 광학적 이방성의 면상 분포가 결정된다. 본 실시예에서는, 구조체의 넓은 면적이 단시간에 측정될 수 있다는 추가의 장점이 있다.

제1 형태에 따른 방법의 또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 단계 (b)에서 반사광의 제2 편광 성분의 강도가, 반사광의 입사 방향이 서로 다르도록 배열된 검출기들에 의해 측정되어, 구조체의 광학적 이방성의 면상 분포 및 배향이 결정된다.

제1 형태에 따른 방법의 또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 구조체이 단계 (b)에서 이동되는 한편, 반사광의 제2 편광 성분의 강도가 평행하게 배열된 검출기들에 의해 측정되어, 구조체의 광학적 이방성의 면상 분포가 결정된다.

제1 형태에 따른 방법의 또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 단계 (a)에서 반사광의 제2 편광 성분이 최대가 되도록 하는 입사각으로, 입사광이 구조체에 조사된다.

제1 형태에 따른 방법의 또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 단계 (a)에서 반사광의 제2 편광 성분이 최대가 되도록 하는 입사각 및 입사 방향으로, 입사광이 구조체에 조사된다.

제1 형태에 따른 방법의 또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 단계 (a)에서 일정한 단면을 갖는 입사광이 이용된다. 반사광의 제2 편광 성분의 강도는 단계(b)의 평면상의 위치를 검출하는 2차원 배향(예를 들면, 2차원 CCD)로써 측정된다. 이 실시예에서, 구조체의 광학적 이방성의 면상 분산이 측정될 수 있다는 추가적인 효과가 있다.

양호하게는, 편광기 및 분석기가 추가적으로 사용된다. 이 경우, 편광기 및 분석기 각각은 측정 정확도를 증가시키기 위해 고흡광비를 가진다. 편광기 및 분석기의 특징이 파장 산란을 가지므로, 연속적인 스펙트럼을 가진 광을 입사광으로 사용하는 것은 바람직하지 않다. 입사광은 협파장폭의 스펙트럼을 가질 필요가 있어서, 단일 파장광이 양호하게는 사용된다. 연속적인 스펙트럼의 광이 입사광으로서 사용된다면, 반사광은 분광기에 의해 분석되어져야 한다.

본 발명의 제2형태에 따른 시스템은

(a) 제1편광 성분-상기 제1 편광 성분은 s-편광 성분과 p-편광 성분 중의 하나임-을 포함하는 입사광을 광학적으로 이방성인 구조체에 방사하여 상기 구조체에 의한 반사로 인해 제2 편광 성분-상기 s-편광 성분과 p-편광 성분 중의 하나이고 상기 제1 편광 성분과는 다름-을 포함하는 반사광을 발생시키는 입사광 방사기와,

(b) 반사광선의 제2 편광 성분의 강도를 측정하고 구조체의 광학적 이방성을 판단하기 위한 측정 서브시스템을 포함한다.

본 발명의 제2 형태에 따른 시스템을 사용하여, 본 발명의 제1 형태에 따른 방법이 수행된다. 그리하여, 제1 형태에 따른 방법과 동일한 효과를 얻는다.

본 발명의 제3 형태에 따른 방법은 광학적 이방성 구조체의 면상 광학적 이방성 분산을 측정하는 방법이다. 이 방법은

(a) 초기 위치에 대한 좌표 데이터를 포함하는 측정 조건을 입력하는 단계와,

(b) 초기 위치에 대한 좌표 데이터에 기초하여 광학적 이방성 구조체를 이동시키는 단계와,

(c) 구조체의 경사를 조절하는 단계와,

(d) 광의 검출 강도가 최대로 되는 각도를 탐색하는 단계와,

(e) 광의 검출 강도가 최대로 되는 방향과 구조체의 배향을 일치시키는 단계와,

f) 측정 조건에 의해 정의된 특정 위치에서의 반사광의 강도를 측정하여, 구조체의 평면 광학 이방성 분포를 측정하는 단계

를 포함한다.

본 발명의 제1 형태에 따른 방법으로, 광학 이방성 구조체의 평면 광학 이방성 분포가 측정될 수 있다.

본 발명의 제4 형태에 따른 컴퓨터 프로그램 제품은 컴퓨터 판독가능한 매체 및 그것에 기록된 컴퓨터 프로그램을 구비한 컴퓨터 프로그램 제품이다. 컴퓨터 프로그램은 광학 이방성 구조체를 평가하도록 동작가능하다.

이러한 제품은:

(a) 측정 조건을 입력하는 코드와,

- 측정 조건은 초기 위치에 대한 좌표 데이터를 포함함 -

(b) 초기 위치에 대한 좌표 데이터에 기초하여 광학적 이방성 구조체를 이동시키는 코드와,

(c) 구조체의 경사를 조절하는 코드와,

(d) 광의 검출 강도가 최대로 되는 각도를 탐색하는 코드와,

(e) 광의 검출 강도가 최대로 되는 방향과 구조체의 배향을 일치시키는 코드와,

f) 측정 조건에 의해 정의된 특정 위치에서의 반사광의 강도를 측정하여, 구조체의 평면 광학 이방성 분포를 측정하는 단계

를 포함한다.

실시예

본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참고로 이하 설명된다.

제1 실시예

본 발명의 제1 실시예에 따르는 광학적 이방성 구조를 평가하는 방법을 수행하는데 사용되는 평가 시스템은 도 1에 도시된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 평가 시스템은 단색 광원(즉, He-Ne)(1), 편광자(2), 시료(3)(즉, 광학적 이방성 구조)가 놓이는 가동 시료 스테이지(4), 검광자(5), 광 검출기(즉, 포토 다이오드), 오토콜리메이터(7), 디스플레이 모니터(8)를 포함한다.

광원(1)은 단색 광빔을 스테이지(4)에 놓인 시료(3)를 향하는 입사 광빔으로서 방출한다. 편광자(2)는 입사 광빔의 p-편광 성분이 이를 선택적으로 통과하게 한다. 입사 광빔의 p-편광 성분은 시료(3)에 의해 반사되어 반사된 광빔을 발생시킨다. 반사된 광빔은 p-편광 성분뿐만 아니라 s-편광 성분도 포함한다.검광자(5)는 반사된 광빔의 s-편광 성분이 이를 선택적으로 통과하게 한다. 광검출기(6)는 반사된 광빔의 s-편광 성분을 검출하며, 그 강도를 측정한다.

오토콜리메이터(7)는 스테이지(4)상의 시료(3)의 표면의 경사를 확인하는데 사용된다. 디스플레이 모니터(8)는 시료93)의 표면의 경사를 조정하는 효율을 증가시키는데 사용된다. 특히, 오토콜리메이터(7)에 의해 얻어지는 시료(3)의 표면상의 반사 위치는 CCD(Charge Coupled Device; 도시안됨)로 모니터링된다. 반사 위치를 나타내는 이미지는 모니터(8)의 스크린상에 표시된다.

시료 스테이지(4)는 시료(3)에 대한 측정가능한 범위를 연장시키기 위하여 수직 및 수평 배향으로 가동가능하다. 이 상세한 구조는 도 2에 도시된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 스테이지(94)는 회전 테이블(21), 2개의 평행이동판(22 및 23), 경사각 조정 기구(24), 높이 조정 기구(25), 및 시료 지지판(26)을 포함한다.

평행이동 테이블(21)은 높이 조정 기구(25)에 의해 수평 배향으로 유지된다. 평행이동판들(22 및 23)은 서로에 수직한 평행 배향으로 가동가능한 방식으로 테이블(21)에 의해 지지된다. 경사각 조정 기구(24)는 수평면에 대해 판(26)의 입사를 조절하도록 작용한다. 높이 조정 기구(25)는 테이블(즉, 시료(3))의 높이를 조절하도록 작용한다. 시료 지지판(26)은 이에 위치한 시료(3)를 직접 유지하도록 작용한다.

다음으로, 제1 실시예에 따르는 광학적 이방성 구조를 평가하는 방법이 이하 설명된다.

먼저, 폴리이미드층(PI-C, Nissan Inc.)은 스핀 코팅법에 의해 유리 기판상에 형성된다. 이에 따라 형성된 폴리이미드층은 90 ℃에서 30분 동안 가열되고, 다시 250 ℃에서 60분 동안 가열된다.

이런 스테이지에서, 폴리이미드층의 두께는 엘립소메터(ellipsometer)(MARY-102, Five-Lobo Inc.)로 측정되며, 그 입사각은 70°로 설정된다. 그 결과, 폴리이미드의 두께는 72nm가 되는 것으로 알려진다.

그후, 러빙 클로우스로 도포된 러빙 롤러(50nm의 직경)를 사용하는 러빙 프로세스는, 롤러의 푸싱 깊이가 0.05mm이고 롤러의 회전 레이트가 800rms이며 기판의 이동 레이트가 30mm/sec인 조건하에서 폴리이미드층에 대해 두번 반복된다. 따라서, 유리 기판상의 정렬된 폴리이미드층(광학적 이방성 층)을 갖는 시료(3)는 형성된다.

이에 따라 형성된 시료93)의 두께 및 굴절률은 광원으로서 He-Ne층을 사용하는 엘립소메터를 갖는 시료(3)의 표면상의 10 포인트에서 측정된다. 그결과, 폴리이미드층의 두께가 59±4 nm 이고 굴절률이 1.62±0.1인 것을 알 수 있다.

또한, 비교 시료는 러빙 프로세스가 생략되는 것을 제외하고는 상술한 바와 같이 형성된다.

광원으로부터 방출된 광(즉, 1mW의 출력을 갖는 He-Ne 레이저)는 시료(3) 또는 50°의 입사각에서 시료 스테이지(4)상에 위치한 비교 시료에 조사된다. 편광자(2)에 기인하여, 레이저 광의 p-편광 성분만이 시료(3)에 조사된다. 레이저광의 p-편광 성분은 시료(3)의 표면상에, 즉 글라스 기판 상의 폴리이미드층에 반사되어, p-편광 및 s-편광 성분을 포함하는 반사광을 발생시킨다. 검광자(5)가 광의s-편광 성분만이 통과하게 하기 때문에, 광 검출기(즉, 포토다이오드)(6)는 반사광의 s-편광 성분만을 검출한다. 따라서, 반사광의 s-편광 성분의 강도는 광 검출기(6)에 의해 측정되며, 반면에 레이저 광의 입사 배향은 회전가능한 스테이지(4)를 사용함에 의해 변경된다. 그 결과, 반사광의 s-편광 성분의 강도의 입사각 의존도가 얻어진다.

비교 시료(러빙 안됨)와 시료(3)(러빙됨)의 측정 결과들은 도 3 및 4에 각각 도시된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 정렬 폴리이미드층(즉, 광학적 이방성층)을 갖는 시료(3)에 있어서, 반사광의 강도는 입사 배향에 따라 0에서 360°로의 주기적인 변화를 명확하게 나타낸다. 이는 폴리이미드층의 광학적 이방성의 반사이다.

한편, 비정렬 폴리이미드층(즉, 광학적 이방성 층)을 갖는 비교 시료에 있어서, 반사광의 강도는 입사 배향이 0에서 360°로 변화된다 할지라도 실직적으로 변화되지 않음을 나타낸다. 이는 폴리이미드층의 광학적 이방성의 반사이다.

도 5 및 6은 시료(러빙 안됨) 및 시료(3)(러빙됨)의 측정 결과를 도시하며, 여기서는 레이저광의 s-평광 성분(p-편광이 아님)만이 편광자(2)에 기인하여 시료에 조사된다. 다른 측정 조건은 도 3 및 4와 동일하다.

도 5에 도시된 바와 같이, 정렬 폴리이미드층(즉, 광학적 이방성층)을 갖는 시료(3)에 있어서, 반사광의 강도는 입사 배향에 따라서 0에서 360°로 주시적인 변화를 명확히 나타낸다. 이는 폴리이미드층의 광학적 이방성의 반사이다. 그러나, 주시적 변화의 주시성은 도 3보다는 덜 명확하며, 그 이유는 레이저광의 s-편광 성분의 사용에 기인한다.

또한, 비정렬 폴리이미드층(즉 광학적 이방성층)을 갖는 비교 시료에 있어서, 반사광의 강도는 입사 배향이 0에서 360°로 변화된다 할지라도 실질적으로 변화되지 않음을 나타낸다. 이는 도 4의 결과와 유사하다.

또한, 상술한 일본공개특허공보 제4-95845호는 검광자가 제2 및 제3 실시예에서 레이저 광원 근처에 위치하며 광검출기 근처에 위치하는 구성으로서, 도 2는 도 1의 제1 실시예에 따르는 시스템과 유사한 구성을 개시한다. 그러나, 편광자 및 검광자는 기판의 배면상의 반상에 의해 발생된 반사광의 효과를 제거하는데 사용되어, S/N을 개선하게 된다. 이들은 광의 편광 성분들을 분리하는데 사용되지 않는다. 더욱이, 상기 공보에 명확히 개시된 바와 같이, 검광기는 항상 필요한 것이 아닌, 즉, 기술적으로 필수적이지 않다.

제2 실시예

제2 실시예에 따르는 광학적 이방성 구조를 평가하는 방법은 다음과 같이 도 1 및 2에 도시된 평가 시스템을 사용하여 달성된다.

먼저, 폴리이미드층(PI-B, Nissan Chemical Inc.)은 스핀 코팅법에 의해 글라스 기판(7059, Corning Inc.)상에 형성된다. 이와 같이 형성된 폴리이미드층은 90℃에서 30분 동안 가열되며, 그후 250℃에서 60분 동안 가열된다.

이런 스테이지에서, 폴리이미드층의 두께는 엘립소메터(MARY-102, Five-Lavo. Inc.)로 측정되며, 반면에 입사각은 70°로 설정된다. 그 결과, 폴리이미드층의 두께는 72nm가 된다고 알려진다.

그 후, 러빙 클로우스로 도포된 러빙 롤러(50mm 직경)를 사용하는 러빙 프로세스는 롤러의 푸싱 깊이가 0.05mm이며 롤러의 회전 레이트가 800rms이며 기판의 이동 레이트가 30mm/sec인 조건하에서 폴리이미드층에 대해 두번 반복된다.

더욱이, 폴리이미드층의 일부는 상온에서 60 분 동안 아세톤에 담겨지고, 상온에서 10초 동안 순수용액에 담겨지며, 분위기에서 건조된다. 따라서, 글라스 기판상의 정렬된 폴리이미드층(즉, 광학적 이방성층)을 갖는 시료(3)가 형성된다.

광원으로부터 방출된 광(1mW의 출력을 갖는 He-Ne 레이저)은 50°의 입사각에서 시료 스테이지(4)상에 위치한 시료(3)에 조사된다. 편광자(2)에 기인하여, 레이저광의 p-편광 성분만이 시료(3)에 조사된다. 레이저 광의 p-편광 성분은 시료(3)의 표면상에, 즉 유리 기판상의 폴리이미드층에서 반사되어, p-및 s-편광 성분을 포함하는 반사광을 발생시키게 된다. 검광자(5)가 광의 s-편광 성분만이 이를 통과하게 하기 때문에, 광 검출기(즉, 포토다이오드)는 반사광의 s-편광 성분만을 검출한다. 따라서, 반사광의 s-편광 성분의 강도는 광 검출기(6)에 의해서 측정된다.

이런 측정 스테이지에서, 스테이지(4)상의 시료(3)의 위치는 입사 레이저광이 아세톤에 접촉하지 않는 시료(3)의 일부에 조사되는 방식으로 평행이동판(23 및 24)을 사용하여 조절된다. 입사 레이저 광의 배향은 한 배향으로 고정되며, 여기서 검출된 광의 강도는 최대화된다. 검출된 광의 강도를 최대화하는 입사 배향은 제1 실시예에 따르는 방법에 도시된 바와 같이 결정된다.

시료(3)의 위치 및 조절된 레이저광의 입사 배향이 변하지 않은체 유지되는동안, 판(22)은 1mm 간격마다 수평 배향으로 연속해서 이동된다. 따라서, 반사광의 강도의 위치 의존도는 도 7에 도시된 결과를 제공하면서 측정된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 강도는 입사 위치가 변함에 따라 큰 차이를 나타냄을 알 수 있다. 특히, 반사광의 s-편광 성분은 레이저 광이 아세톤에 담겨지는 시료(3)의 일부에 레이저 광이 조사될 때, 즉, 시료(3)의 담겨진 부분의 광학적 이방성이 사라질 때, 거의 관찰되지 않는다.

상술한 실시예로부터 알 수 있는 바와 같이, 제2 실시예를 따르는 방법은 시료(3)의 광학적 이방성의 위치 의존성을 측정하는 것을 가능하게 한다.

제3 실시예

제3 실시예를 따르는 광학적 이방성 구조를 평가하는 방법에서, 시료의 광학적 이방성의 판내 분포는 측정된다. 도 1 및 2에 도시된 시료의 스테이지(4) 및 제2 실시예에서 형성된 시료(3)가 사용된다.

광원(즉, 1mW의 출력을 갖는 He-Ne 레이저)로부터 방출된 광은 50°의 입사각에서 시료 스테이지(4)상에 위치한 시료(3)에 조사된다. 제2 실시예와 같지 않게, 레이저 광의 s-편광 성분만이 편광자(2)의 동작에 기인하여 시료(3)에 조사되어, p-및 s-편광 성분을 포함하는 반사광을 발생시키게 된다. 검광자(5)의 동작때문에, 반사광의 p-편광 성분만이 광 검출기(즉, 포토다이오드)(6)에 들어가며, 또한 제2 실시예와 같지 않게 검출된다. 따라서, 반사광의 p-편광 성분의 강도는 광검출기(6)에 의해 측정된다.

이런 측정 스테이지에서, 스테이지(4)상의 시료(3)의 위치는 입사 레이저광이 아세톤과 접촉하지 않는 시료(3)의 일부에 조사되도록 평행이동판(23 및 24)을 사용하여 조절된다. 입사 레이저광의 배향은 한 배향으로 고정되며, 여기서 검출된 광의 강도는 최대화된다. 검출된 광의 강도를 최대화하는 입사 배향은 제2 실시예에 따르는 방법에 도시된 바와 같이 결정된다.

시료(3)의 위치 및 조절된 레이저광의 입사 배향이 변하지 않는 동안, 판(22 및 23)은 1 mm의 간격 마다 각각의 수평 배향으로 연속해서 이동된다. 따라서, 반사광의 강도의 위치 의존성은 매트릭스 어레이 형태로 포인트에서 측정된다.

측정 효율을 올리기 위하여, 전체 측정 절차, 예컨데 스테이지(4)의 이동, 측정 동작, 및 기록 동작은 컴퓨터에 의해 자동 제어된다. 제3 실시예에서 사용되는 평가 시스템은 도 8에 도시된 구성을 가진다.

도 8의 시스템은 컴퓨터(89)가 부가적으로 제공되는 것을 제외하고는 도 1 및 2에서의 시스템과 동일한 구성을 가진다. 따라서, 동일 구성에 대한 설명은 설명의 단순화를 위해 도 1에 도시된 부재 번호와 동일한 것을 사용하여 이하에서는 생략된다.

도 8에 도시된 시스템의 자동 측정 동작은 도 9에 도시된 플로우챠트에 따라 수행된다.

단계 S1에서, 한 세트의 측정 조건(예컨데, 초기 위치 좌표, 배향 간격, 측정 간격, 및 측정 배향)이 입력된다.

단계 S2에서, 시료(3)는 입력된 조건에 의해 정의된 측정 위치로 이동된다. 시료(3)의 입사는 오토콜리메이터(7)를 사용하여 측정 결과를 기초로 하여 조절된다.

단계 S3에서, 시료(3)의 높이를 최적화하기 위하여, 편광자(2) 및 검광자(5)는 서로 평행하게 된다.

단계 S4에서, 시료 스테이지(4)의 회전 테이블(21)은 수평면으로 돌려져, 반사광의 강도를 최대화한다. 달리 말하자면, 반사광의 강도를 최대화하는 입사각을 알게된다.

단계 S5에서, 편광자(2) 및 검광자(5)는 서로 직교하게 된다.

단계 S6 내지 S8에서, 입사 레이저광의 입사 배향은 입력된 측정 조건에 따라 0에서 360°에서 특정 각도 간격(예컨데, 10°)에서 변경되며, 반사광의 강도는 각각의 입사 배향(즉, 각각의 각도)에서 측정된다. 그 후, 입사 레이저 광은 측정된 강도를 최대화하는 특정 입사 배향에서 고정된다.

단계 S9 내지 S11에서, 시료(3)는 컴퓨터(89)를 갖는 평행이동판(22 및 23)의 이동을 자동적으로 제어함에 의해 미리 정의된 각각의 측정 위치로 이동된다. 그 후, 반사광의 강도는 이들 위치 각각에서 측정된다. 이렇게 얻어진 강도값 및 관련된 위치 데이터는 컴퓨터(89)에 자동적으로 기록된다.

도 10은 제3 실시예의 방법에 따르는 실제 측정의 결과를 나타내며, 여기서 그 측정 위치는 1 mm의 간격과 동일한 6 개의 값들 중에서 변화하며 입사 배향은 6개의 값을 중에서 변화한다. 따라서, 강도 데이터는 전체적으로 36 포인트에서 관찰된다.

또한, 광원(1), 편광자(2), 검광자(5) 및 광 검출기(6)의 복수의 조합이 조립되는 경우, 여러 포인트에서의 광학적 이방성은 동시에 측정될 수 있다.

제4 실시예

제5 실시예에 따른 광학적 이방성 구조를 평가하는 방법은 도 1과 도 2에 나타난 평가 시스템을 다음과 같은 방식으로 사용하여 수행되었다. 이 방법에서, 반사광 강도의 입사 배향 의존성이 측정되었다.

우선, 크롬(Cr)막은 진공 증착 방법에 의해 유리의 표면상에 피착되어 Cr막을 형성하였다. 다음으로, 폴리이미드층(PI-A, 닛산 화학사)은 스핀 코팅 방법에 의해 유리 기판의 Cr막 상에 형성되었다. 이렇게 형성된 폴리이미드층이 30분 동안 90℃에서 가열되고나서 다시 60분 동안 250℃에서 가열되었다.

이 단계에서, 폴리이미드층의 두께는 입사각을 70°로 설정하여 엘립소미터(MARY-102)로 측정되었다. 그 결과, 폴리이미드의 두께는 20nm로 관측되었다.

이후, 러빙 직물로 도포된 러빙 롤러(직경 50mm)를 이용한 러빙 공정은 롤러의 푸싱 깊이가 0.05mm였고, 롤러의 회전율은 800rpm이었으며, 기판의 이동율은 30mm/sec인 조건하에서 폴리이미드층에 대해 2회 반복되었다.

폴리이미드층의 광학적 이방성은 입사각이 50°이고 배향각이 10°이고, 레이저 광의 s-편광 성분이 편광자(2)에 의해 선택적으로 관통되며, 반사광의 p-편광 성분이 검광자(5)에 의해 선택적으로 관통되는 조건하에서 측정되었다.

광 측정의 강도에 기초하여 폴리이미드층의 광학적 이방성을 결정하기 위하여, 폴리이미드층이 흡수성이 없는 단축 이방성 매체라고 가정되었다. 또한, 반사광의 p-편광 성분은 이방성 유전율, 폴리이미드층의 두께, 폴리이미드층의 표면에 대한 주 유전율 좌표축의 경사각, 및 주 유전율 좌표축의 배향이 파라미터로서 정의되어 있는 공지된 "4×4 매트릭스" 방법에 따라 계산되었다.

"4×4 매트릭스" 방법은 아잠(Azzan)과 바사라(Bashara)의 저서 "Ellipsometry and Polarized Light"라는 표제의 책(North-Holland 1987, pp. 341-363)에 개시되어 있다.

연속적으로, 폴리이미드층의 상태를 정의하는 파라미터 중에서 정규화된 상수와 연산 및 측정된 값은 연산 결과가 측정 결과로 기록될 때 까지 최소 제곱(least squares)법을 이용하여 최적화되었다. 따라서, 이방성 유전율은 2.64와 2.58이고, 폴리이미드층의 두께는 20nm이고, 폴리이미드층의 표면에 대한 주 유전율 좌표축의 입사각은 35°이고, 주 유전율 좌표축의 배향은 2°이며, 정규화된 상수는 9,000,000으로 결정되었다. 따라서, 도 11에 나타난 측정 결과가 구해졌다.

전술된 최적의 절차는 도 12에 나타난 플로우 챠트에 따라 컴퓨터로 자동 수행되었다.

도 12에 나타난 바와 같이, 우선 측정 결과가 입력되었다(단계 S21). 다음으로, 파라미터들은 초기화되고(단계 S22) 편광 조건이 계산된다(단계 S23). 이후, 측정된 값과 연산된 값 사이의 잔차 제곱합이 계산되고 나서(단계 S24), 각 파라미터의 수정값이 계산된다(단계 S25). 단계 S23과 S25는 수정값이 한계와 동일할 때 까지 반복된다(단계 S26).

제5 실시예

본 발명의 제5 실시예에 따른 광학적 이방성 구조의 평가 방법을 수행하기 위한 평가 시스템이 도 13에 개략적으로 도시되어 있다.

도 13에 도시된 바와 같이, 평가 시스템은 백색 광원(131)(즉, 할로겐 램프), 편광자(132), 시료(133)(즉, 광학적 이방성 구조체)가 배치된 이동 가능한 시료 스테이지(134), 광 검출기(136)(즉, 광 다이오드), 3개의 슬릿(137a, 137b, 137c), 분광기(138)(즉, 회절 격자), 및 집광 미러(139)를 포함한다.

광원(131)은 입사광으로서 백색광을 슬릿(137a)을 경유하여 분광기(138)로 방출한다. 백색광은 분광기(138)에 의해 단색광으로 변환된다. 이렇게 생성된 단색광이 슬릿(137b)과 편광자(132)를 경유하여 스테이지(134) 상에 배치된 시료(133)에 조사되어, 반사광을 생성한다. 반사광은 슬릿(137c) 및 검광자(135)를 경유하여 광 검출기(136)로 들어간다.

편광자(132)는 입사광의 p-편광 성분 또는 s-편광 성분이 편광자를 통해 선택적으로 통과하게 한다. 반사광은 p-편광 성분 뿐 아니라 s-편광 성분을 포함한다. 검광자(135)는 반사광의 s- 또는 p-편광 성분이 검광자 통해 선택적으로 통과하게 한다. 즉, 검광자(135)는 반사광의 편광된 성분이 입사광에 수직이 되게 한다. 광 검출기(136)는 검광자(135)를 통과한 반사광의 편광 성분을 검출하여 그 강도를 측정한다.

제5 실시예에 따른 방법에 있어서, 제4 실시예에서와 동일한 시료가 사용된다. 광원9131)으로부터 방사된 광(파장 : 450㎚ 및 650㎚)이 50°의 입사각에서시료 스테이지(134) 상에 배치된 시료(133)에 조사된다. 이러한 방법에 의해 얻어진 측정 결과가 도 14 및 도 15에 도시되어 있다.

도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 450㎚에 대한 반사광의 강도는 650㎚ 보다 크다. 이는 시료(133)의 광학적 이방성 부분을 통과하는 광의 파장 번호가 파장이 감소할수록 증가하기 때문이다. 따라서, 광학적 이방성의 효과는 더 현저하게 나타난다.

제5 실시예의 방법에 의해, 2개의 파장의 측정 결과가 사용되므로, 제4 실시예에서와 같이 유전율 및 광학적 이방성층의 두께와 같은 광학 파라미터가 더 정확하게 결정될 수 있다는 이점이 있다.

제6 실시예

본 발명의 제6 실시예에 따른 광학적 이방성 구조의 평가 방법을 수행하는데 사용되는 평가 시스템이 도 16에 개략적으로 도시된다.

도 16에 도시된 바와 같이, 평가 시스템은, 백색광원(161)(즉, 할로겐 램프), 편광자(162), 시료(163)(즉, 광학적 이방성 구조)가 배치된 이동 가능한 시료 스테이지(164), 검광자(165), 광 검출기(166)(즉, 광 다이오드), 3개의 슬릿(167a, 167b, 167c), 분광기(168)(즉, 회절 격자), 및 집광 미러(169)를 포함한다.

광원(161)은 스테이지(164) 상에 배치된 시료(163)에 슬릿(167b)과 편광자(162)를 경유하여 입사광으로서 백색광을 방출하여, 반사광을 생성한다. 반사광은 슬릿(167c), 검광자(165), 분광기(168), 및 슬릿(167a)을 경유하여 광 검출기(166)에 들어간다.

반사된 백색광이 분광기(168)에 의해 단색광으로 변환된다. 이렇게 생성된 단색광은 광 검출기(166)로 들어간다.

편광자(162)는 입사광의 p-편광 성분 또는 s-편광 성분이 편광자를 통해 선택적으로 통과하게 한다. 반사광은 p-편광 뿐 아니라 s-편광 성분도 포함한다. 검광자(165)는 반사광의 s- 또는 p-편광 성분이 검광자를 통해 선택적으로 통과하게 한다. 즉, 검광자(165)는 편광된 성분이 입사광에 선택적으로 수직이게 한다. 광 검출기(166)는 검광자(165)와 분광기(168)를 통과한 반사광의 편광 성분을 검출하여 그 강도를 측정한다.

제7 실시예

본 발명의 제7 실시예에 따른 광학적 이방성 구조를 평가하는 방법에 사용되는 평가 시스템이 도 17에 도시된다.

도 17에 도시된 바와 같이, 이 평가 시스템은 레이저 광원(즉, He-Ne 레이저)(171), 편광자(172), 시료(173)(즉, 광학적 이방성 구조)가 위치되는 이동가능 시료 스테이지(174), 검광자(175), 광 검출기(즉, 광 다이오드)(176), 빔 확대기(177), 결상 렌즈(178), 및 디스플레이 모니터(179)를 포함한다.

광원(171)은, 빔 확대기(177) 및 편광자(172)를 거쳐, 스테이지(174) 상에 위치된 시료(173)에 입사광으로서 단색광을 조사하여, 반사광을 생성한다. 빔 확대기(177)로 인해, 레이저 광은 원하는 특정 빔 직경을 갖게 된다. 반사광은 검광자(175) 및 결상 렌즈(178)를 거쳐 광 검출기(176)에 입사된다. 결상 렌즈(178)는반사광의 빔 직경을 감소시킨다.

편광자(172) 및 검광자(175)는 제6 실시예에서와 동일한 기능을 갖는다.

광 검출기(176)는, 2차원 CCD 이미지 센서, 이미지 증배관 등의 2차원 위치 감응 검출기이다.

모니터(179)는 반사광 강도의 측정 분포를 표시하는데 사용된다.

광학적 이방성에 대한 결과에 기초하여 시료가 양호한지 아닌지의 여부를 판정할 때, 바람직하게는 측정 결과의 최대 및 최소값들이 사용된다. 최대 및 최소값으로서, 이 값들 인근의 평균값 또는 최대 및 최소 피크값이 사용될 수도 있다.

시료가 약한 이방성을 가지면, p-편광 성분 및 s-편광 성분 중 하나를 나머지 p-편광 성분 및 s-편광 성분에 약간 추가함으로써, 검출 민감도가 향상될 수 있다.

제8 실시예

본 발명의 제8 실시예에 따라 광학적 이방성 구조체를 평가하는 방법을 수행하는데 사용되는 평가시스템이 도 18에 개략적으로 도시되었다.

도 18의 시스템은 검광자(5A) 및 광 검출기(6A)가 추가적으로 설치된 것을 제외하고는 도 8에 도시된 시스템과 동일한 구성을 갖는다. 그러므로, 동일한 구성에 대한 설명은 생략되었고 간략화를 위하여 도 8과 동일한 부분은 동일한 참조 번호를 붙였다.

이 방법에서, 상기 반사광의 상기 편광 성분의 상기 강도는 상기 검출기(6 및 6A)에 대하여 상기 반사광의 입사 배향이 서로 다르게 되도록 배열된 두검출기(6 및 6A)로 측정된다. 따라서, 시료 3의 광학적 이방성의 면내 분포 및 배향이 결정된다.

제9 실시예

본 발명의 제9 실시예에 따라 광학적 이방성 구조체를 평가하는 방법을 수행하는데 사용되는 평가 시스템이 도 19에 개략적으로 도시된다.

도 19의 시스템은 검광자(5B) 및 광 검출기(6B)가 추가적으로 설치된 것을 제외하고는 도 8에 도시된 시스템과 동일한 구성을 갖는다. 그러므로, 동일한 구성에 대한 설명은 생략되고 간략화를 위하여 도 8과 동일한 부분은 동일한 참조 번호를 붙였다.

두 광 검출기(6 및 6A)는 특정 수평 방향에서 정렬된다. 두 검광자(5 및 5A)도 또한 특정 수평 방향에서 정렬된다.

이 방법에서, 반사광의 편광 성분의 강도가 수평 방향으로 정렬된 검출기(6 및 6A)로 측정되는 동안에, 시료 3은 검출기(6 및 6A)에 평행하게 이동된다. 따라서, 시료 3의 광학적 이방성의 면내 분포가 결정된다.

변형예

본 발명이 상기 실시예들에 한정되지 않음은 당연하다. 유리 기판 상에 형성된 폴리이미드층 대신에, 임의의 다른 광학적 이방성 구조가 시료로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 구조는 다층 구조일 수 있다. 즉, 본 발명은 LCD 장치의 유리 기판 조립 구조 등의 광학적 이방성 구조 다층 구조에 적용될 수 있으며, 이 유리 기판 조립 구조는 유리 기판, 이산화 실리콘층, 폴리실리콘층, 알루미늄층, STO층,및 폴리이미드층을 포함하며, 이들 모두는 유리 기판의 표면에 상기 순서로 스택된다.

LCD 장치의 실제 유리 기판 조립 구조가 시료로서 사용될 때, 유리 기판에 대한 손상에 의한 영향을 피하기 위해, 시료 스테이지는 시료의 유리 기판과 동등한 굴절 지수를 갖는 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 시료와 시료 스테이지 간의 접착 상태를 향상시키기 위해, 시료의 유리 기판과 동등한 굴절 지수를 갖는 그리스 또한 점성 오일이 시료 및 시료 스테이지 사이에 삽입되는 것이 보다 바람직하다.

시료(가령 알루미늄 배선층)의 높은 반사 효율을 갖는 부분에 의해 발생된 반사광이 반사광의 강도를 측정하는데 사용되면, 검출 민감도가 향상되는 부가적인 장점이 있다.

본 발명의 바람직한 형태가 설명되었지만, 본 발명의 정신을 벗어나지 않고서 변형이 가능함은 당업자들에 명백할 것이다. 본 발명의 범위는, 따라서, 첨부된 청구 범위에 의해서만 결정된다.

본 발명에 따른 광학적 이방성 구조체의 평가 방법, 및 그 방법에 이용되는 시스템을 통하여 광학적 이방성의 정확한 평가를 실현할 수 있으며, 이방성 구조체의 면내 분포의 측정을 확실하게 할 수 있다. 또한, 광학적 이방성 구조체의 이방성 유전율, 주 유전율 좌표축, 및 이방성 부분의 두께를 결정하는 것이 가능한 효과가 있다.

Claims (22)

1. 광학적 이방성 구조체의 평가 방법에 있어서,

   (a) 제1 편광 성분을 포함하는 입사광을 광학적 이방성 구조체에 조사하여, 상기 구조체에 의한 반사에 따른 제2 편광 성분을 포함하는 반사광을 발생시키는 단계 -상기 제1 편광 성분은 s-편광 성분 및 p-편광 성분 중의 하나이고, 상기 제2 편광 성분은 s-편광 성분 및 p-편광 성분 중의 하나이면서 상기 제1 편광 성분과 상이함-; 및

   (b) 상기 반사광의 제2 편광 성분의 강도를 측정하여, 상기 구조체의 광학적 이방성을 결정하는 단계

   를 포함하는 광학적 이방성 구조체의 평가 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 단계 (b)에서 상기 구조체를 평행 이동시키는 것에 의해, 상기 구조체의 광학적 이방성의 면내 분포를 측정하는 광학적 이방성 구조체의 평가 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 단계 (b)에서 상기 구조체를 회전시키는 것에 의해, 상기 구조체의 주 유전율 좌표축의 배향을 결정하는 광학적 이방성 구조체의 평가 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 단계 (b)에서 평행하게 배치된 검출기들에 의해 상기 반사광의 제2 편광 성분의 강도를 측정하는 것에 의해, 상기 구조체의 광학적 이방성의 면내 분포를 결정하는 광학적 이방성 구조체의 평가 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 단계 (b)에서 상기 반사광의 입사 배향이 서로 다르도록 배치된 검출기들에 의해 상기 반사광의 제2 편광 성분의 강도를 측정하는 것에 의해, 상기 구조체의 광학적 이방성의 면내 분포 및 배향을 결정하는 광학적 이방성 구조체의 평가 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 단계 (b)에서 상기 구조체를 평행 이동시키면서 평행하게 배치된 검출기들에 의해 상기 반사광의 제2 편광 성분의 강도를 측정하는 것에 의해, 상기 구조체의 광학적 이방성의 면내 분포를 결정하는 광학적 이방성 구조체의 평가 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 단계 (a)에서 상기 반사광의 제2 편광 성분이 최대가 되는 입사각으로 상기 입사광을 상기 구조체에 조사하는 광학적 이방성 구조체의 평가 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 단계 (a)에서 상기 반사광의 제2 편광 성분이 최대가 되는 입사각 및 입사 배향으로 상기 입사광을 상기 구조체에 조사하는 광학적 이방성 구조체의 평가 방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 단계 (b)에서 일정 단면을 갖는 입사광을 이용하고, 2차원 광 검출기에 의해 상기 반사광의 제2 편광 성분의 강도를 측정하는 광학적 이방성 구조체의 평가 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 입사광을 발생시키기 위한 편광자 및 상기 반사광의 제2 성분을 선택하기 위한 검광자를 부가적으로 이용하는 광학적 이방성 구조체의 평가 방법.
11. 광학적 이방성 구조체의 평가 시스템에 있어서,

    (a) 제1 편광 성분을 포함하는 입사광을 광학적 이방성 구조체에 조사하여, 상기 구조체에 의한 반사에 따른 제2 편광 성분을 포함하는 반사광을 발생시키기 위한 입사광 조사기 -상기 제1 편광 성분은 s-편광 성분 및 p-편광 성분 중의 하나이고, 상기 제2 편광 성분은 s-편광 성분 및 p-편광 성분 중의 하나이면서 상기 제1 편광 성분과 상이함-; 및

    (b) 상기 반사광의 제2 편광 성분의 강도를 측정하여 상기 구조체의 광학적 이방성을 결정하기 위한 측정 서브시스템

    을 포함하는 광학적 이방성 구조체의 평가 시스템.
12. 제11항에 있어서, 구조체를 올려놓는 시료 스테이지를 더 포함하고, 상기 스테이지를 원하는 방향으로 평행 이동되도록 설계하는 것에 의해, 상기 구조체의 광학적 이방성의 면내 분포를 측정하는 광학성 이방성 구조체의 평가 시스템.
13. 제11항에 있어서, 구조체를 올려놓는 시료 스테이지를 더 포함하고, 상기 스테이지를 축 주위로 회전되도록 설계하는 것에 의해, 상기 구조체의 주 유전율 좌표축의 배향을 결정하는 광학적 이방성 구조체의 평가 시스템.
14. 제12항에 있어서, 상기 측정 서브시스템은 상기 반사광의 제2 편광 성분의 강도를 측정하기 위한 검출기들을 포함하되, 상기 검출기들을 한 방향으로 정렬되고, 상기 구조체를 상기 검출기들에 대해 평행하게 이동시키면서 상기 검출기들을 이용하여 상기 반사광의 제2 편광 성분의 강도를 측정하는 것에 의해, 상기 구조체의 광학적 이방성의 면내 분포를 결정하는 광학적 이방성 구조체의 평가 시스템.
15. 제11항에 있어서, 상기 측정 서브시스템은 상기 반사광의 제2 편광 성분의 강도를 측정하기 위한 검출기들을 포함하되, 상기 검출기들은 상기 검출기들에 대한 상기 반사광의 입사 배향이 서로 다르게 되도록 배열되고, 상기 검출기들을 이용하여 상기 반사광의 제2 편광 성분의 강도를 측정하는 것에 의해, 상기 구조체의 광학성 이방성의 면내 분포 및 배향을 결정하는 광학성 이방성 구조체의 평가 시스템.
16. 제12항에 있어서, 상기 측정 서브시스템은 평행하기 배열된 검출기들을 포함하고, 상기 구조체를 상기 검출기들에 대해 평행하게 이동시키면서 상기 반사광의 제2 편광 성분의 강도를 측정하는 것에 의해, 상기 구조체의 광학적 이방성의 면내 분포를 결정하는 광학적 이방성 구조체의 평가 시스템.
17. 제11항에 있어서, 상기 입사광 조사기는 상기 반사광의 제2 편광 성분이 최대가 되는 입사각으로 상기 입사광을 상기 구조체에 조사하는 광학적 이방성 구조체의 평가 시스템.
18. 제11항에 있어서, 상기 입사광 조사기는 상기 반사광의 제2 편광 성분이 최대가 되는 입사각 및 입사 배향으로 상기 입사광을 상기 구조체에 조사하는 광학적 이방성 구조체의 평가 시스템.
19. 제11항에 있어서, 상기 측정 서브시스템은 2차원 광 검출기를 포함하고, 상기 입사광은 일정한 단면을 가지며, 상기 2차원 광 검출기로 상기 반사광의 제2 편광 성분의 강도를 측정하는 광학적 이방성 구조체의 평가 시스템.
20. 제11항에 있어서, 상기 입사광 조사기는 상기 입사광을 발생시키기 위한 편광자를 포함하고, 상기 측정 서브시스템은 상기 반사광의 제2 성분을 선택하기 위한 검광자를 포함하는 광학적 이방성 구조체의 평가 시스템.
21. 광학적 이방성 구조체의 면내 광학적 이방성 분포를 측정하는 방법에 있어서,

    (a) 측정 조건을 입력하는 단계 -상기 측정 조건은 초기 위치에 관한 좌표 데이터를 포함함-;

    (b) 초기 위치에 관한 상기 좌표 데이터에 기초하여 광학적 이방성 구조체를 이동시키는 단계;

    (c) 상기 구조체의 기울기를 조정하는 단계;

    (d) 검출된 광 강도가 최대가 되는 각도를 구하는 단계;

    (e) 상기 검출된 광 강도가 최대가 되는 배향과 상기 구조체의 배향을 일치시키는 단계; 및

    (f) 상기 측정 조건에 의해 규정된 특정 위치들에서 반사광의 강도를 측정하여, 상기 구조체의 면내 광학적 이방성 분포를 측정하는 단계

    를 포함하는 광학적 이방성 구조체의 면내 광학적 이방성 분포를 측정하는 방법.
22. 컴퓨터 판독 가능한 매체 및 거기에 기록된 컴퓨터 프로그램 -이 컴퓨터 프로그램은 광학적 이방성 구조체를 평가하도록 동작함- 을 구비한 컴퓨터 프로그램 제품에 있어서,

    (a) 측정 조건을 입력하는 코드 -상기 측정 조건은 초기 위치에 관한 좌표 데이터를 포함함-;

    (b) 초기 위치에 관한 상기 좌표 데이터에 기초하여 광학적 이방성 구조체를 이동시키는 코드;

    (c) 상기 구조체의 기울기를 조정하는 코드;

    (d) 검출된 광 강도가 최대가 되는 각도를 구하는 코드;

    (e) 상기 검출된 광 강도가 최대가 되는 배향과 상기 구조체의 배향을 일치시키는 코드; 및

    (f) 상기 측정 조건에 의해 규정된 특정 위치들에서 반사광의 강도를 측정하여, 상기 구조체의 면내 광학적 이방성 분포를 측정하는 코드

    를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.