KR20070107779A - 코팅 처리의 광학 모니터링 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코팅 처리 동안 이동 기판 상에 진공 상태로 도포되는 박막 코팅의 층두께를 측정하기 위한 광학 모니터링 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 광학 모니터링 시스템은, 기준상에서는, 기준 광 가이드에 주입되고 압전성 또는 전기변형성 또는 자기변형성의 제1 광 초퍼에 의해 방출되는 광원의 광의 강도가 광 검출기 유닛에 의해 등록되며, 측정상에서는, 광원의 광이 제1 측정 광 가이드에 주입되고, 압전성 또는 전기변형성 또는 자기변형성의 제2 광 초퍼에 의해 방출된 광이 기판에 지향되며, 기판으로부터 반사되거나 투과된 광의 강도가 제2 측정 광 가이드를 통해 광 검출기 유닛에 의해 등록되며, 하나 이상의 암상에서는, 광 검출기 유닛에 의해 잔여 광 강도가 등록되며, 기준상, 측정상, 및 암상이 광 초퍼에 의해 시간에 맞춰 시프트되고, 기판의 위치에 따라 디지털 방식으로 조정된다.
광 초퍼, 기준 광 가이드, 측정 광 가이드, 시준기, 광 검출기 유닛, 단색 분광기

Description

코팅 처리의 광학 모니터링 시스템{OPTICAL MONITORING SYSTEM FOR COATING PROCESSES}
본 발명은 코팅 처리의 광학 모니터링 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 서로 순차적으로 이루어지는 측정상(measurement phase), 기준상(reference phase) 및 암상(dark phase)에서 생성된 신호를 평가하여 기판의 투과 또는 반사를 측정함으로써 코팅 처리 동안 이동 기판에 도포되는 층의 두께를 측정하는 광학 모니터링 시스템에 관한 것이다.
소정의 광학 특성을 달성하기 위해 광파장(light-wave length) 규모의 박막층으로 코팅되는 기판의 경우, 이들 박막층은 소정의 투과 특성 또는 반사 특성을 얻기 위해 높은 평탄도와 정확한 층두께로 도포되어야 한다. 층두께는 투과 및 반사 측정 장치에 의해 측정되며, 층두께를 정밀하게 제어하기 위해서는 이러한 측정이 코팅 위치에서 이루어져야 한다. 이러한 박막층의 두께를 측정하기 위해, 측정상에서의 코팅 기판의 단색 투과 또는 반사 신호와, 광도계(photometer)의 광원의 기준 신호를 포함하는 광도계가 흔히 사용된다. 그러나, 이러한 광도계 구성은, 2개의 상이한 검출기에 의해 신호가 기록되어, 그 변화(drift)가 측정 결과에 영향을 줌으로써, 광원의 색상 온도의 변화가 불충분하게 반영된다는 단점을 갖는다.
이러한 단점을 제거하기 위해, 유럽 특허 공보 EP 0 257 229 B1에서는, 120°의 각을 이루어 서로 중첩하지 않고 그 사이에 광원이 배치되는 개구부를 갖는, 축을 중심으로 회전하는 2개의 초퍼 디스크(chopper disk)로 이루어진 초퍼를 통해, 측정상, 기준상 및 암상을 순차적으로 생성하는 기술이 제안되어 있다. 측정상 및 기준상의 광 신호는 단색 분광기(monochromator)에 의해 동일한 파장으로 조정되어 광 검출기에 등록되며, 이로써 광원 및 검출기에 의해 에이징 및 온도 변화(aging and temperature drift)가 보상될 수 있다. 암상은 외부 영향에 의한 오차와 전자 증폭기로부터의 변화를 보상하기 위해 사용된다. 이들 신호는 프로세서 유닛에 의해 평가된다.
소형 포맷의 기판의 코팅에서, 회전 기판 캐리어 상에 복수의 기판을 배치하는 것이 일반적이다. 층두께 측정이 코팅 처리 동안 회전 기판 캐리어 상의 전술한 광도계 장치로 이루어져야만 하는 경우에는, 초퍼 드라이브와 기판 회전 작동 기구 간에 정확한 동기가 이루어져, 동기되지 않은 드라이브가 초퍼 주기의 양에서 시간 지터를 발생하여 기판 상의 측정 지점에 바람직하지 않은 변동을 야기하는 것을 방지하여야 한다.
회전 작동 기구를 동기화함으로써, 시간 지터가 비록 완전하게 제거되지는 않더라도 감소될 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 코팅 처리 동안 기판에 도포된 박막층의 층두께 측정의 정확도를 더욱 향상시키는 것이다.
상기한 종래 기술의 문제점은 본 명세서에 첨부되어 있는 청구범위의 청구항 1 및 청구항 9에 따른 광학 모니터링 시스템과, 청구항 11에 따라 측정 프로세스에 의해 해소된다.
본 발명에 따른 광학 모니터링 시스템은, 광원과, 광 검출기 유닛과, 상기 광원의 광이 상기 광 검출기 유닛에 제공되도록 하거나 제공될 수 있도록 하는 기준 광 가이드와, 상기 광원의 광이 상기 기판에 지향되도록 하거나 지향될 수 있도록 하는 제1 측정 광 가이드와, 상기 기판에서 반사되거나 투과된 광이 상기 광 검출기 유닛에 제공되도록 하거나 제공될 수 있도록 하는 제2 측정 광 가이드와, 상기 기준 광 가이드에 배치된 압전성(piezoelectric) 또는 전기변형성(electrostrictive) 또는 자기변형성(magnetostrictive)의 제1 광 초퍼(light chopper)와, 상기 제1 측정 광 가이드 또는 상기 제2 측정 광 가이드에 배치된 압전성 또는 전기변형성 또는 자기변형성의 제2 광 초퍼를 포함한다. 상기 제1 광 초퍼 및 상기 제2 광 초퍼는 측정상, 기준상 및 하나 이상의 암상의 생성을 위해 프로세서 유닛에 접속된다.
본 발명에 따른 다른 광학 모니터링 시스템은, 광원과, 광 검출기 유닛과, 상기 기판의 반경 위에 배치되는, 회전 기판 캐리어의 하나 이상의 개구부와, 상기 광원의 광이 상기 기판 또는 상기 개구부에 지향되도록 하거나 지향될 수 있도록 하는 제1 측정 광 가이드와, 상기 기판에 투과된 상기 광원의 광 또는 상기 개구부를 투과한 상기 광원의 광이, 상기 광 검출기 유닛에 제공되도록 하거나 제공될 수 있도록 하는 제2 측정 광 가이드와, 상기 제1 측정 광 가이드 또는 상기 제2 측정 광 가이드에 배치된 압전성 또는 전기변형성 또는 자기변형성의 하나 이상의 광 초퍼를 포함한다. 이 경우, 기준 광 경로는 회전 기판 캐리어 내의 하나 이상의 대응 개구부에 의해 형성되며, 이 개구부에 의해 기판 캐리어의 이동 동안 광 경로가 개방된다. 회전 기판 캐리어 상에는, 개구부가 예컨대 동일 반경으로 그 위에 하나 또는 복수의 기판이 배치되는 자유 관통 구멍으로서 설계될 수 있다. 그리고나서, 자유 관통 구멍이 광빔을 교차할 때에 기준 측정이 실행된다. 초퍼는 측정상 및 기준상 동안에는 광 경로를 개방하며, 암상에서는 광 경로를 폐쇄한다.
본 발명에 따른 측정 프로세스에서는, 기준상에서의 광원의 광 강도, 측정상에서의 기판으로부터 반사되거나 투과된 광의 광 강도, 및 하나 이상의 암상에서의 잔여 광 강도가, 코팅 공정 동안 축을 중심으로 회전하는 이동 기판 위의 스팀형 또는 분사형 층의 두께를 측정하기 위해 광 검출기 유닛에 의해 등록된다. 또한, 기준상, 측정상, 및 암상은, 하나 이상의 압전성 또는 전기변형성 또는 자기변형성 광 초퍼에 의해 시간에 맞춰 시프트되고, 기판의 위치에 따라 디지털 방식으로 조정된다.
바람직한 실시예에서, 기준상에서는, 기준 광 가이드에 주입되고 압전성 또는 전기변형성 또는 자기변형성의 제1 광 초퍼에 의해 개방된 광원으로부터의 광의 강도가 등록된다. 측정상에서는, 광원으로부터의 광이 제1 측정 광 가이드에 주입되어, 압전성 또는 전기변형성 또는 자기변형성의 제2 광 초퍼에 의해 개방된 광이 기판으로 지향된 후에 기판에서 반사되거나 투과된 광의 강도가, 제2 측정 광 가이드를 통해 광 검출기 유닛에 의해 등록된다. 그리고나서, 기준상에서는, 제2 광 초퍼가 제1 측정 광 가이드를 폐쇄하고, 측정상에서는, 제1 광 초퍼가 기준 광 가이드를 폐쇄한다. 또한, 하나 이상의 암상에서는, 잔여 광 강도가 광 검출기 유닛에 의해 등록되며, 제1 광 초퍼는 기준 광 가이드를 폐쇄하고, 제2 광 초퍼는 제1 측정 광 가이드를 폐쇄한다. 광 초퍼의 대응하는 설정에 의해 시간에 맞춰 기준상, 측정상, 및 암상이 시프트되며, 이것은 기판의 위치에 따라 디지털 방식으로 조정된다.
기준 광 가이드가 적용되지 않고 기준 측정이 측정 광 가이드를 통해 발생하는 경우에는, 기준상, 측정상, 및 암상은 제1 또는 제2 측정 광 가이드에 배치된 광 초퍼에 의해 구현되는 것이 바람직하다.
압전성 또는 전기변형성 또는 자기변형성 광 초퍼를 이용하여 기준상, 측정상 및 암상을 맞추는 것은, 항상 이용 가능한 광 초퍼의 유연한 디지털 제어를 통해 개개 상(phase)의 직접적이고 매우 정확한 위치설정을 가능하게 한다. 이에 의해, 측정상은 기판의 요구된 측정 지점과 정확하게 동기될 수 있다.
압전성 광 초퍼는 전기적인 작동 시에 위치설정 이동을 실행하는 압전성 액츄에이터이다. 이로써, 전계가 피에조크리스탈(piezocrystal)에 인가되고, 전계 강도의 방향에서 길이 변동이 발생된다. 외부로부터 변형이 차단된다면, 변형의 방향으로 작용하는 힘이 발생한다. 그러므로, 전기 에너지가 기계 에너지로 변환된다. 압전성 액츄에이터는 간략히 전기적 인장(electrical tension)을 기계적 움직임으로 변환하는 성능으로 설명될 수 있다. 압전 효과는 예컨대, 석영, 소듐 포타슘 타르트레이트(sodium potassium tartrate), 및 에틸렌 디아민 타르트레이트 등의 다양한 결정성 물질에서 관찰된다.
압전성 액츄에이터의 대안으로, 전기변형성 또는 자기변형성 액츄에이터가 광 초퍼로서 설치될 수 있다. 전기변형성 액츄에이터를 이용하면, 대칭형 결정은 전계에 따라 변화된다. 자기변형성 액츄에이터는 외부 자장을 인가함으로써 기하학적 특성이 변경된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 광 검출기 유닛은, 분산 수단, 구체적으로는 단색 분광기와, 광 검출기를 포함하며, 이 광 검출기에 의해, 광 검출기에 지향된 광의 파장이 분산 수단에 의해 포커스될 수 있고, 분광 측광학적 측정(spectrophotometrical measurement)이 가능하게 된다.
광 검출기에 의해 검출된 광 강도의 추가의 처리를 위해, 광 검출기의 출구에 인접한 신호는 A/D 변환기를 통해 증폭 및 디지털화되는 것이 바람직하다. 그 후, 등록된 값은 측정상과 암상의 차분값 및 기준상과 암상의 차분값을 작성함으로써 프로세서 유닛에서 설정될 수 있다. 이와 같이 결정된 차분값 간의 관계(Imeas-Idark/Iref-Idark)는 코팅된 기판의 반사 또는 투과에 대한 측정치를 형성한다. 증폭기의 조정은, 측정상과 기준상에서의 광 강도 간의 차가 매우 클 수 있기 때문에, 각각의 상에 따라 프로세서 유닛을 통해 발생할 것이다. 증폭도는, 가장 큰 가능한 신호가 높은 신호 분석을 달성하기 위해 A/D 변환기에서 이용될 수 있도록, 조정되는 것이 바람직하다.
또한, 기판 캐리어 상에 배치된 기판의 위치의 등록을 위해 기판 캐리어의 회전 작동 기구에 프로세서 유닛이 접속되거나 접속될 수 있는 것이 바람직하다. 이것은 회전 작동 기구에 접속된 증가형 인코더(incremental encoder)를 통해 가능하며, 이 증가형 인코더는 정해진 회전 각도에서 각각의 회전수를 갖는 소정의 값으로 카운터를 설정하고, 회전 각도에 따라 카운터에 펄스를 보낸다. 그러므로, 회전 각도 및 그에 의한 기판의 위치는 항상 카운터 판독치로 할당될 수 있다. 카운터 판독치는 프로세서 유닛에 의해 평가되며, 평가된 결과로부터, 기준상, 측정상 및 암상의 조정을 위한 광 초퍼를 제어하기 위한 신호가 생성될 수 있다.
본 발명의 다른 이로운 실시예에서, 투과 또는 반사의 측정은 스팀 공정(steaming process) 동안 정지 상태의 기판에 연속적으로 이루어질 수 있다. 그리고나서, 프로세서 유닛에 통합된 시간 제어를 통해 기준상, 측정상 및 암상의 조정이 주기적으로 이루어진다. 개개의 상의 순서 및 지속기간은 자유롭게 제어될 수 있다. 따라서, 개개의 상을 구축하기 위해 조정되는 광 초퍼의 주파수는, 스팀 소스의 외부 광으로부터의 임의의 간섭 주파수 또는 광 검출기의 노이즈가 최대한으로 억제될 수 있도록 선택될 수 있다. 대표적인 주파수 범위는 50 내지 100㎐이다.
도 1은 2개의 광 초퍼를 갖는 광학 모니터링 시스템의 개략도이다.
도 2는 하나의 광 초퍼를 갖는 광학 모니터링 시스템의 개략도이다.
이하에서는 본 발명을 예시 실시예를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 1에는 코팅 처리 동안 축을 중심으로 회전하는 기판의 층두께를 측정하기 위한 광학 모니터링 시스템이 도시되어 있으며, 이 광학 모니터링 시스템은 측정상, 기준상 및 암상을 발생하기 위해 2개의 광 초퍼와 함께 작동한다.
기판(2)은 코팅 챔버(1) 내에서 회전축으로부터 약 300㎜ 떨어진 원반형 기판 캐리어(3) 위에 배치된다. 기판 캐리어(3)는 회전 기구(4)에 의해 약 200 R/min으로 이동되며, 진공 상태에서 하나 또는 복수의 코팅 소스(5)에 의해 코팅된다. 기판(2)은 예컨대 글래스와 같이 투명한 상태이어서 투과 측정장치에 의해 층두께 판정이 이루어질 수 있다.
측정을 위해서는, 제1 광 가이드 인젝터(light guide injector)(14)에 광원(6)으로부터의 광이 주입된다. 제1 광 가이드 인젝터(14)는 광원(6)의 앞에 위치되어 광을 기준 광 가이드(7) 및 제1 측정 광 가이드(8)로 인도한다. 기준 광 가이드(7)에서는, 기준 광 가이드(7)의 2개의 광 가이드 헤드(12) 사이에 제1 압전성 광 초퍼(10)가 배치되어 있고, 제1 측정 광 가이드(8)에서는, 2개의 또 다른 광 가이드 헤드(12) 사이에 제2 압전성 광 초퍼(11)가 배치되어 있다. 광 가이드 헤드(12)는 광시준기(light collimator)로서 구성될 수도 있다. 제1 및 제2 압전성 광 초퍼(10, 11)의 초퍼 림(chopper rim)은 각각의 액츄에이터에 의해 서로 독립적으로 이동될 수 있어서, 광이 차단되거나 방해받지 않고 안내된다. 광 가이드 헤드(12)는 가능한 한 광 초퍼 림에 근접하게 위치된다. 제1 및 제2 압전성 광 초퍼(10, 11)의 "개방" 또는 "폐쇄" 위치의 제어는 프로세서 유닛(21)에 의해 이루어진다.
제1 측정 광 가이드(8)의 말단부에서는 광 가이드 헤드가 시준기(13)로 고정된다. 이 시준기는 제1 측정 광 가이드(8)로부터의 광이 기판(2)에 도달하도록 진공 상태의 코팅 챔버(1)에 배치된다.
시준기(13)를 이용하여 제2 측정 광 가이드(9)에 고정된 광 가이드 헤드는, 기판에서 투과된 광이 수신되어 광 검출기 유닛(15)에 안내될 수 있도록 코팅 챔버(1)의 관찰 윈도우에 배치된다.
기준 광 가이드(7)의 광도 마찬가지로 광 검출기 유닛(15)으로 지향된다. 광 검출기 유닛(15)의 단색 분광기(17)의 전면에서는, 제2 측정 광 가이드(9)로부터의 광과 기준 광 가이드(7)로부터의 광이 제2 광 가이드 인젝터(16)에 모아진다.
광 검출기(18)는 단색 분광기(17)의 출구에 고정된다. 광 검출기(18)는 단색광을 측정하는 신호 검출기로서 실현되거나, 또는 여러 개의 파장의 광을 동시에 측정하는 라인 검출기로서 구현될 수 있다. 광 검출기(18)에서 배출된 신호는 증폭기(19)에서 증폭되고, A/D 변환기(20)에 의해 디지털화된다. 디지털화가 이루어지는 시점은 프로세서 유닛(21)에 의해 설정된다. 프로세서 유닛(21)은 디지털화된 값을 판독하여 그 후의 처리를 행한다.
기판 캐리(3)의 회전 기구(4)의 구동 샤프트에는 증가형 인코더(22)가 견고하게 결합된다. 증가형 인코더(22)의 신호는 카운터(23)에 스위칭된다. 카운터(23)는 소정의 회전 각도에서의 각각의 회전 시에 증가형 인코더(22)로부터 널 임펄스(null impulse)를 취득한다. 증가형 인코더(22)를 통과함으로써 회전 각도에 따라 펄스가 카운터(23)에 보내진다. 대표적인 값은 회전당 2048개 펄스이다. 카운터(23)는 펄스만큼 증가되거나 감소된다. 이로써, 실제 카운터 판독치에 소정의 회전 각도가 할당될 수 있다. 프로세서 유닛(21)에 의해 프로그래밍된 비교기(24)는 카운터를 평가하고, 프로그래밍된 카운터 판독 시에 프로세서 유닛(21)에 신호를 전송한다.
측정은 적어도 3가지 상을 제공한다:
측정상(measurement phase):
제1 압전성 광 초퍼(10)의 초퍼 림이 폐쇄되어, 기준 광 가이드(7)를 이용한 광의 통과를 차단한다. 제2 압전성 광 초퍼(11)의 초퍼 림이 개방되어, 광원(6)으로부터의 광이 제1 측정 광 가이드(8)를 통해 기판(2)에 지향된다. 기판(2)은 1회의 회전당 한번 조사된다. 기판(2)을 투과한 광은 제2 측정 광 가이드(9)를 통해 광 검출기 유닛(15)에 안내된다.
가장 간략한 경우에, 단색 분광기(17)는 단지 하나의 통과 파장을 갖는 라인 필터이다. 그러나, 파장을 조정할 수 있는 그리드형 단색 분광기를 사용하는 것이 이롭다. 이로써, 층두께에 기초하여 이로운 파장이 선택될 수 있다. 단색 분광기(17)의 파장은 코팅의 개시 전에 요구된 값으로 조정된다.
단색 분광기(17) 대신, 행 검출기(row detector)를 갖는 소위 다색 분광기(polychromator)가 이용될 수도 있다. 이 다색 분광기를 이용하면, 다이오드 또는 CCD 행이 광학 그리드에 의해 조사된다. 각각의 단일 요소가 다른 파장으로 조사된다. 그러므로, 전체적인 파장 스펙트럼이 동시에 측정 가능하다.
측정 기간의 개시 및 종료는, 기판(2)이 광학 경로에 위치되는 동안 측정이 이루어지도록 A/D 변환기(20)용의 비교기(24)에 의해 조정된다. 측정 기간의 종료 시에, 측정치의 디지털화된 값이 프로세서 유닛(21)에 의해 판독된다.
기준상(reference phase):
제2 압전성 광 초퍼(12)의 초퍼 림이 폐쇄되어, 제1 측정 광 가이드(8)를 이용한 광의 통과를 차단한다. 제1 압전성 광 초퍼(11)의 초퍼 림이 개방되어, 광원(6)으로부터의 광이 기준 광 가이드(7)를 통해 광 검출기 유닛(15)에 지향된다. 단색 분광기 조정은 측정상에 비해 변하지 않는다. 그러므로, 측정 기간의 개시 및 종료는 기판(2)의 각도 위치에 좌우되지 않고, 카운터(23) 및 비교기(24)에 의해 정해진다. 기준 측정은 측정상의 직전 또는 직후에 상당한 정도로 이루어진다. 측정 기간의 종료 후, 디지털화된 측정값은 프로세서 유닛(21)에 의해 판독된다.
암상(dark phase):
제1 및 제2 압전성 광 초퍼(10, 11)의 초퍼 림이 폐쇄된다. 측정 기간의 개시 및 종료는 마찬가지로 기판(2)의 각도 위치에 좌우되지 않고, 카운터(23) 및 비교기(24)에 의해 정해진다. 암 측정은 측정상 및/또는 기준상의 직전 또는 직후에 상대한 정도로 이루어진다. 측정 기간의 종료 시에, 디지털화된 측정값은 프로세서 유닛(21)에 의해 판독된다.
상기한 상의 완료 후에, 측정값은 다음과 같이 계산된다:
측정상과 암상으로부터의 광의 강도와 기준상과 암상으로부터의 광의 강도의 상이한 값들의 비율(Imeas-Idark/Iref-Idark)이 정해진다. 이로써, 기판(2)의 광 투과에 비례하는 측정값이 이용 가능하게 된다. 따라서, 광원(6)의 변동과 검출기 감도의 변동이 보상된다.
코팅 처리 동안 축을 중심으로 회전하는 기판의 층두께를 측정하기 위한 도 2에 도시된 광학 모니터링 시스템은, 단지 하나의 광 초퍼만으로 작동하여, 측정상, 기준상 및 암상을 발생한다.
기판 캐리어(3)는 기준 광 경로를 형성하기 위해 기판(2)과 동일한 반경 상에 개구부(25)를 갖는다.
측정을 위해, 광원(6)은 시준기(13)를 갖는 광 가이드 헤드를 통해 제1 측정 광 가이드(8)에 광을 주입한다. 제1 측정 광 가이드(8)에서는 2개의 추가의 광 가이드 헤드(12) 사이에 압전성 광 초퍼(11)가 배치된다. 광 가이드 헤드(12)는 광학 시준기로서 구현될 수도 있다. 압전성 광 초퍼(11)의 초퍼 림은 광이 차단되거나 또는 방해받지 않고 안내되도록 압전성 액츄에이터로 이동될 수 있다. 압전성 광 초퍼(11)의 "개방" 또는 "폐쇄" 상태의 제어는 프로세서 유닛(21)을 통해 발생한다.
제1 측정 광 가이드(8)의 말단부에는 시준기(13)를 갖는 광 가이드 헤드가 고정된다. 이러한 구성은 제1 측정 광 가이드(8)로부터 인입되는 광이 기판(2)에 도달하거나 개구부(25)를 통과하도록 진공 상태의 코팅 챔버(1)에 배치된다.
제2 측정 광 가이드(9)에 고정된 시준기(13)를 갖는 광 가이드 헤드는 코팅 챔버(1)의 관찰 윈도우에 배열되어, 기판(2)으로부터 투과된 광이 측정 광으로서 수신되거나, 또는 개구부(25)를 통과한 광이 기준 광으로서 수신되어 광 검출기 유 닛(15)에 안내될 수 있다.
단색 분광기(17)의 출구에는 광 검출기(18)가 고정된다. 광 검출기(18)의 배출 신호는 증폭기(19)에서 증폭되고, A/D 변환기(20)에 의해 디지털화된다. 디지털화의 시간은 프로세서 유닛(21)에 의해 정해진다. 프로세서 유닛(21)은 디지털화된 값을 판독하고, 이들을 처리한다.
증가형 인코더(22)는 기판 캐리어(3)의 회전 기구의 구동 샤프트에 견고하게 결합된다. 증가형 인코더(22)의 신호는 상기의 예와 유사하게 카운터(23)에 스위칭되고, 프로세서 유닛(21)에 의해 평가된다.
측정은 다음의 3가지 상을 제공한다:
측정상:
압전성 광 초퍼(11)의 초퍼 림이 개방되어, 광원(6)으로부터의 광이 제1 측정 광 가이드(9)를 통해 기판(2)에 도달된다. 기판(2)은 1회의 회전당 1번씩 조사된다. 기판에 의해 투과된 광은 제2 측정 광 가이드(9)를 통해 광 검출기 유닛(15)에 안내된다.
측정 기간의 개시 및 종료는, 기판(2)이 광 경로에 위치될 때에 측정이 발생하도록, 비교기(24)에 의해 A/D 변환기(20)에 대해 조정된다. 측정 기간의 종료 시에, 디지털화된 측정값이 프로세서 유닛(21)에 의해 판독된다.
기준상:
압전성 광 초퍼(12)의 초퍼 림이 개방되어, 광원(6)의 광이 개구부(25)를 통해 광 검출기 유닛(15)에 안내된다. 단색 분광기 조정은 측정상에 비해 변하지 않 는다.
측정 기간의 개시 및 종료는, 개구부(25)가 광 경로에 위치될 때에 측정이 발생하도록, 비교기(24)에 의해 A/D 변환기(20)에 대해 조정된다. 측정 기간의 종료 시에, 디지털화된 측정값이 프로세서 유닛(21)에 의해 판독된다.
암상:
압전성 광 초퍼(11)의 초퍼 림이 폐쇄된다. 측정 기간의 개시 및 종료는 기판(2)의 회전 각도에 좌우되지 않으며, 카운터(23) 및 비교기(24)에 의해 정해진다. 암 측정은 측정상 및/또는 기준상의 직전 또는 직후에 상당한 정도로 이루어진다. 측정 기간의 종료 시에, 디지털화된 측정값이 프로세서 유닛(21)에 의해 판독된다.
외부의 광원으로부터의 영향을 제거하기 위해, 기판(2)이 여전히 광 경로에 위치될 때에 암 측정을 수행하는 것이 바람직하다. 측정상 및 암상에서는 외부의 광이 측정되고, 차분에 의해 결과 평가(ensuing evaluation)가 산출될 수 있다.
단계의 완료 후, 측정값은 다음과 같이 계산된다:
측정상과 암상으로부터의 광의 강도의 차분값과 기준상과 암상으로부터의 광의 강도의 차분값에 의한 비율(Imeas-Idark/Iref-Idark)이 정해진다. 이로써, 기판(2)의 광 투과에 비례하는 측정값이 이용 가능하게 된다. 따라서, 광원(6)의 변동과 검출기 감도의 변동이 보상된다.

Claims (13)

  1. 코팅 처리 동안 기판(2)에 도포되는 코팅의 층두께를 측정하는 광학 모니터링 시스템에 있어서,
    광원(6);
    광 검출기 유닛(15);
    상기 광원(6)의 광이 상기 광 검출기 유닛(15)에 제공되도록 하거나 제공될 수 있도록 하는 기준 광 가이드(7);
    상기 광원(6)의 광이 상기 기판(2)에 지향되도록 하거나 지향될 수 있도록 하는 제1 측정 광 가이드(8);
    상기 기판(2)에서 반사되거나 투과된 광이 상기 광 검출기 유닛(15)에 제공되도록 하거나 제공될 수 있도록 하는 제2 측정 광 가이드(9);
    상기 기준 광 가이드(7)에 배치된 압전성(piezoelectric) 또는 전기변형성(electrostrictive) 또는 자기변형성(magnetostrictive)의 제1 광 초퍼(light chopper)(10); 및
    상기 제1 측정 광 가이드(8) 또는 상기 제2 측정 광 가이드(9)에 배치된 압전성 또는 전기변형성 또는 자기변형성의 제2 광 초퍼(11)
    를 포함하는 광학 모니터링 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광 검출기 유닛(15)은 분산 수단 및 광 검출기(18)를 포함하며, 상기 광 검출기(18)에 제공된 광의 파장이 상기 분산 수단을 통해 조정 가능한, 광학 모니터링 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 분산 수단은 단색 분광기(monochromator)(17)인, 광학 모니터링 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 검출기 유닛(15)은 신호 증폭기(19) 및 A/D 변환기(20)를 포함하는, 광학 모니터링 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 광 초퍼(10) 및 상기 제2 광 초퍼(11)는 측정상(measurement phase), 기준상(reference phase) 및 하나 이상의 암상(dark phase)의 생성을 위해 프로세서 유닛(21)에 접속되어 있는, 광학 모니터링 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 검출기 유닛(15)은 프로세서 유닛(21)에 접속되어 있는, 광학 모니터링 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    회전 기판 캐리어(3)의 회전 기구(4)는 상기 회전 기판 캐리어(3)에 배치된 상기 기판(2)의 회전 움직임의 등록을 위해 프로세서 유닛(21)에 접속되거나 접속될 수 있는, 광학 모니터링 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회전 기구(4)는 증가형 인코더(incremental encoder)(22) 및 카운터(23)를 통해 상기 프로세서 유닛(21)에 접속되거나 접속될 수 있는, 광학 모니터링 시스템.
  9. 코팅 처리 동안, 회전 기판 캐리어(3)의 반경 위에 배치되는 하나 이상의 기판(2)에 도포되는 코팅의 층두께를 측정하는 광학 모니터링 시스템에 있어서,
    광원(6);
    광 검출기 유닛(15);
    상기 기판(2)의 반경 위에 배치되는, 상기 회전 기판 캐리어(3)의 하나 이상의 개구부(25);
    상기 광원(6)의 광이 상기 기판(2) 또는 상기 개구부(25)에 지향되도록 하거나 지향될 수 있도록 하는 제1 측정 광 가이드(8);
    상기 기판(2)에 의해 투과된 상기 광원(6)의 광 또는 상기 개구부(25)를 투 과한 상기 광원(6)의 광이, 상기 광 검출기 유닛(15)에 제공되도록 하거나 제공될 수 있도록 하는 제2 측정 광 가이드(9); 및
    상기 제1 측정 광 가이드(8) 또는 상기 제2 측정 광 가이드(9)에 배치된 압전성 또는 전기변형성 또는 자기변형성의 광 초퍼(11)
    를 포함하는 광학 모니터링 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 광 초퍼(11)는 측정상, 기준상 및 하나 이상의 암상을 발생시키기 위해 프로세서 유닛(21)에 접속되어 있는, 광학 모니터링 시스템.
  11. 코팅 처리 동안 축을 중심으로 회전하는 이동 기판 상의 스팀형 또는 분사형 코팅(steamed or dusted coating)의 층두께를 측정하는 프로세스에 있어서,
    기준상에서는 광원의 광 강도가 광 검출기 유닛에 의해 등록되며,
    측정상에서는 상기 기판에 투과되거나 반사된 광의 광 강도가 상기 광 검출기 유닛에 의해 등록되며,
    하나 이상의 암상에서는 잔여 광 강도가 상기 광 검출기 유닛에 의해 등록되며,
    상기 기준상, 상기 측정상, 및 상기 암상은, 압전성 또는 전기변형성 또는 자기변형성의 하나 이상의 광 초퍼에 의해 시간에 맞춰 시프트되고, 상기 기판의 위치에 따라 디지털 방식으로 조정되는,
    측정 프로세스.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기준상, 상기 측정상, 및 상기 암상은, 기준 광 경로와 측정 광 경로에 각각 하나씩 배치된 광 초퍼에 의해 조정되는, 측정 프로세스.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 기판의 위치는 증가형 인코더 및 카운터에 의해 등록되며, 이로써 상기 기판의 각도 위치가 상기 카운터의 각각의 값에 할당되는, 측정 프로세스.
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