KR20090025971A - 형상 측정장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

레이저 간섭계를 이용한 나노 형상 측정장치 및 그 방법이 개시된다. 복수의 레이저 장치는 각각 빔을 생성하고 생성된 빔 중에서 특정 주파수의 빔을 방출하며, 생성된 빔의 파장을 검출하기 위한 간섭신호를 출력한다. 제어부는 출력된 간섭신호로부터 생성된 빔의 파장을 검출하고 검출된 파장을 기초로 복수의 상기 레이저 장치를 제어한다. 광학 장치부는 피검체의 표면에 레이저 장치가 방출한 빔을 투사시켜 피검체의 간섭무늬를 생성한다. 복수의 셔터는 개폐되며 폐쇄된 경우에는 레이저 장치가 방출한 빔이 광학 장치부로 조사되는 것을 차단한다. 촬상부는 생성된 간섭무늬를 촬상한다. 본 발명에 따른 형상 측정장치 및 그 방법에 의하면, 안정된 주파수를 방출하는 복수개의 다채널 주파수 스캐닝 레이저 장치를 이용하여 광을 방출함으로 높이가 큰 피검체의 형상을 정확하고 정밀하게 측정할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 형상 측정장치 및 그 방법은 기준면의 위치 이동을 요구하지 않으며, 이에 따라 기준면의 위치 이동으로 인한 시간 소요 및 오차 발생을 방지하여 피검체의 형상을 신속하고 정확하게 측정할 수 있다.
형상, 광, 파장, 간섭, 위상천이

Description

형상 측정장치 및 그 방법{Apparatus and method for measuring shape}
형상 측정장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 광의 간섭을 통해 나도 크기의 형상을 측정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
3차원 형상 측정장치란 검사하고자 하는 물체(이하 피검체라고 함)의 표면에 일정한 형태를 가지는 빛을 조사시켜 간섭무늬를 형성하고 이 간섭무늬를 측정 및 해석하여 물체표면의 높이에 대한 정보를 얻는 장치를 의미한다. 이와 같은 측정 방법은 피검체의 3차원 형상을 용이하게 얻을 수 있으므로 의학, 산업분야에서 널리 이용되고 있다. 특히 최근의 산업계 전 분야에 걸친 급속한 기술 발전은 반도체, MEMS, 평판 디스플레이, 광부품 등의 분야에서 미세가공이 필요하며, 현재는 나노 단위의 초정밀 제조 기술이 필요한 단계로 진입하고 있다. 이러한 가공에 있어서 필요한 가공의 형상도 단순한 2차원 패턴에서 이제는 복잡한 3차원 형상으로 변화하고 있으며, 이에 따라 3차원 미세형상을 측정하는 기술의 중요성은 더욱 부각되고 있다.
종래에는 이러한 3차원 형상 측정을 위해 광위상 천이 간섭계(PSI : Phase Shifting Interferometer)를 이용한 측정방법을 사용하였는데, 광위상 천이 간섭 계(PSI)의 기본적인 측정원리를 설명하면 다음과 같다. 광원으로부터의 조명광을 각각 기준면과 측정면에 조사한 후, 광분할기를 이용해 합쳐서 측정면의 영상과 줄무늬의 간섭신호를 획득한다. 이후, 광 검출소자에서 발생하는 간섭신호의 위상(Phase)을 계산함으로써 높이를 측정하게 된다. 이러한 위상 간섭 측정법은 간섭신호 추적법이라고 해서 간섭신호의 간격이 광원 파장의 반파장에 해당하는 점과 그 사이의 간섭신호 변화를 조화함수로 보간해 간접적으로 간섭신호의 위상을 계산하는 방법을 사용하였다.
이러한 기존의 광위상 천이 간섭계(PSI)는 2π를 측정 모듈로(measured modulo)함으로, 측정된 위상 데이터 사이에 2π의 불일치를 제거하기 위해, 인접한 픽셀사이의 광경로 차이(OPD: Optical Path Difference)의 차이는 파장의 반이라고 가정한다. 이에 따라 기존의 광위상 천이 간섭계(PSI)는 피검체의 표면 기울기가 인접한 픽셀 사이의 위상 변화가 π보다 더 크게 될 만큼 충분히 큰 경우에는 2π의 모호 문제로 인해 위상 측정 결과를 망치게 되는 문제점이 있었다.
또한 기존의 광위상 천이 간섭계(PSI)는 기준면을 3회 이상 일정한 위상만큼 연속적으로 움직여주면서 광 검출소자에 의해 간섭무늬를 최소한 3회 이상 측정하여 기준광속의 파두면에 대한 측정광속 파두면의 상대적인 위상차를 비교함으로써 피검체에 대한 표면의 높이를 측정할 수 있게 된다. 따라서 기존의 광위상 천이 간섭계(PSI)는 측정면의 상부 방향으로 기준면을 일정한 간격으로 움직이면서 측정해야 하므로, 측정시간이 많이 소요되고 기계적인 이동으로 발생되는 위치상의 오차로 정확하고 정밀하게 형상을 측정할 수 없었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 위상천이 간섭계에서 단차의 측정 영역이 파장의 1/4로 제한되는 한계를 극복하여 단차가 큰 경우에도 피검체의 형상을 오류 없이 측정하고, 기계적으로 기준면의 위치 이동을 하지 않고도 신속하고 정확하게 피검체의 형상을 측정하는 형상 측정 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
상기의 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한, 본 발명에서는 주파수를 정밀하게 스캐닝할 수 있는 레이저를 이용하여 위상천이된 영상을 얻는 방식으로 기계적인 위상천이방법을 대체한다. 또한 단차의 측정 영역을 넓히기 위해 서로 다른 파장에서 두 대의 주파수 스캐닝 레이저를 이용한다.
본 발명에 따른 형상 측정장치는, 빔을 생성하고 상기 생성된 빔 중에서 특정 주파수의 빔을 방출하며, 상기 생성된 빔의 파장을 검출하기 위한 간섭신호를 출력하는 복수의 레이저 장치; 및 상기 출력된 간섭신호로부터 상기 생성된 빔의 파장을 검출하고 상기 검출된 파장을 기초로 복수의 상기 레이저 장치를 제어하는 제어부;를 구비한다.
상기 레이저 장치는, 상기 빔을 생성하는 반도체 레이저; 상기 생성된 빔의 파장을 검출하기 위한 간섭신호를 생성하여 출력하는 간섭신호 생성부; 상기 특정 주파수를 공진 주파수로 가지며, 상기 생성된 빔을 조사받고 상기 조사된 빔의 주 파수와 상기 공진 주파수가 동일한 경우에는 상기 조사된 빔을 상기 반도체 레이저로 피드백하는 외부반사체; 및 상기 외부 반사체가 상기 조사된 빔을 피드백한 경우에는 상기 생성된 빔을 외부로 방출하는 광전달부;를 포함하며, 바람직하게 본 발명에 따른 형상 측정장치는 2개의 레이저 장치를 포함한다.
상기 제어부는 복수의 상기 레이저 장치를 교대로 가동하고, 상기 가동되는 레이저 장치가 4개의 특정 주파수의 빔을 방출하도록 제어한다. 여기서 상기 제어부는 상기 레이저 장치의 온도 또는 상기 레이저 장치로 인가되는 전류를 조절하여 상기 레이저 장치를 제어한다.
바람직하게 상기 형상 측정장치는, 피검체의 표면에 상기 방출된 빔을 투사시켜 상기 피검체의 간섭무늬를 생성하는 광학 장치부; 개폐되며 폐쇄된 경우에는 상기 방출된 빔이 상기 광학 장치부로 조사되는 것을 차단하는 복수의 셔터; 및 상기 생성된 간섭무늬를 촬상하는 촬상부;를 더 포함한다. 여기서 상기 제어부는 상기 복수의 셔터 중에서 어느 하나의 셔터를 개방하여 상기 방출된 빔을 상기 광학 장치부로 조사되게 하고 상기 특정 주파수의 빔 각각에 대한 상기 촬상된 간섭무늬를 획득한다. 그리고 제어부는 상기 특정 주파수 및 상기 특정 주파수의 빔 각각에 대해 상기 획득된 간섭무늬를 기초로 상기 피검체의 형상 정보를 산출한다.
상기의 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 형상 측정방법은, 복수의 레이저 장치를 이용하여 형상을 측정하는 방법에 있어서, 상기 복수의 레이저 장치 중에서 어느 하나의 레이저 장치를 가동하는 제 1가동단계; 상기 가동된 레이저 장치로부터 복수의 특정 주파수의 빔을 각각 방출시키고, 상기 방출 된 특정 주파수의 빔 각각을 피검체에 투사시켜 상기 특정 주파수 각각에 대한 상기 피검체의 간섭무늬를 획득하는 간섭무늬 획득단계; 및 상기 가동된 레이저 장치를 정지시키고 복수의 레이저 장치 중에서 다른 하나의 레이저 장치를 가동하는 제 2가동단계; 포함한다.
상기 제 1가동단계는, 상기 복수의 레이저 장치 중에서 어느 하나의 레이저 장치에 전류를 인가하는 단계; 및 상기 전류가 인가된 레이저 장치로부터 방출되는 빔을 차단하는 셔터를 개방하는 단계;를 포함한다. 또한 상기 간섭무늬 획득단계는, 상기 가동된 레이저 장치를 통해 특정 주파수의 빔을 방출하는 빔방출단계; 및 상기 방출된 빔을 피검체의 표면에 투사시켜 상기 피검체의 간섭무늬를 획득하는 단계;를 포함한다. 또한 상기 빔방출단계는, 상기 가동된 레이저 장치가 생성한 빔의 파장을 검출하는 단계; 상기 검출된 파장을 기초로 상기 레이저 장치로 인가되는 전류를 조절하는 단계; 상기 빔의 공명 주파수를 검출하는 단계; 및 상기 빔의 공명 주파수가 검출된 경우에는 상기 빔을 상기 특정 주파수의 빔으로 방출하는 단계;를 포함한다. 그리고 상기 제 2가동단계는, 상기 가동된 레이저 장치로부터 방출되는 빔을 차단하는 셔터를 폐쇄하는 단계; 상기 가동된 레이저 장치로 인가되는 전류의 공급을 중단하는 단계; 상기 복수의 레이저 장치 중에서 다른 하나의 레이저 장치에 전류를 인가하는 단계; 및 상기 전류가 인가된 레이저 장치로부터 방출되는 빔을 차단하는 셔터를 개방하는 단계;를 포함한다.
바람직하게 상기 형상 측정방법은, 상기 특정 주파수 및 상기 특정 주파수의 빔으로부터 획득된 간섭무늬를 기초로 상기 피검체의 형상정보를 산출하는 단계:를 더 포함한다.
본 발명에 따른 형상 측정장치 및 그 방법에 의하면 안정된 주파수를 방출하는 복수개의 다채널 주파수 스캐닝 레이저 장치를 이용하여 광을 방출함으로 높이가 큰 피검체의 형상을 정확하고 정밀하게 측정할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 형상 측정장치 및 그 방법은 기준면의 위치 이동을 요구하지 않으며, 이에 따라 기준면의 위치 이동으로 인한 시간 소요 및 오차 발생을 방지하여 피검체의 형상을 신속하고 정확하게 측정할 수 있다.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 형상 측정장치에 대한 바람직한 일 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 형상 측정장치(100)는 복수의 레이저 장치(111, 116), 제어부(120), 셔터(131, 136), 광학 장치부(140) 및 촬상부(150)를 구비한다.
도 2는 본 발명에 따른 형상 측정장치의 레이저 장치에 대한 바람직한 일 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 레이저 장치(111, 116)는 빔을 생성하고 생성된 빔 중에서 특정 주파수의 빔을 방출하며, 생성된 빔의 파장을 검출하기 위한 간섭신호를 출력 한다. 이를 위해 레이저 장치(200)는 반도체 레이저(210), 외부반사체(220), 간섭신호 생성부(230) 및 광전달부(240)를 구비한다.
반도체 레이저(210)는 빔을 생성하며, 제어부(120)에 의해 생성하는 빔의 주파수 또는 파장이 조절된다. 그리고 반도체 레이저(210)는 외부반사체(220)로부터 피드백된 빔에 의해 외부반사체(220)의 공진 주파수로 잠금된 빔을 방출한다.
외부반사체(220)는 공진 주파수를 가지며, 반도체 레이저(210)가 생성한 빔의 주파수와 공진 주파수가 동일한 경우에는 반도체 레이저(210)가 방출한 빔을 반도체 레이저(210)로 피드백한다. 반도체 레이저(210)로 피드백된 빔에 의해 반도체 레이저(210)로부터 방출되는 빔은 공진 주파수에 잠금된다. 이때, 반도체 레이저(210)는 안정된 주파수를 갖는 빔을 방출하게 된다. 이러한 외부반사체(220)로 1매의 반사경, 광학 격자, 광섬유공진기, 페브리-페로 공진기 등이 사용된다.
도 3은 본 발명에 따른 형상 측정장치의 외부반사체에 대한 바람직한 일 실시예의 개략적인 구조를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 외부반사체(300)는 광공진기(310), 제 1수단(320), 제 2수단(320) 및 제 1광검출기(340)를 구비한다.
광공진기(310)는 공진 주파수를 가지며, 반도체 레이저(210)가 방출한 빔의 주파수와 공진 주파수가 동일한 경우에는 반도체 레이저(210)로 피드백하기 위해 입사된 빔을 증폭하여 출력한다. 이를 위해 광공진기(310)는 두개의 반사경(312, 314)으로 구성되며, 일예로 두개의 반사경(312, 314)은 서로 반사경의 곡률반경과 동일한 길이로 떨어져 배치된다.
그리고 반도체 레이저(210)로부터 방출된 빔을 광공진기(310)로 조사하는 제 1수단(320) 및 광공진기(310)로부터 증폭된 빔을 반도체 레이저(210)로 피드백하는 제 2수단(320)은 동일할 수 있다.
제 1수단(320)은 반도체 레이저(210)로부터 방출된 빔(350)을 반사경(312)으로 입사시킨다. 반사경(312)으로 입사된 빔은 광공진기(310)로부터 4개의 빔(351, 352, 353, 354)으로 방출된다. 여기서 빔(351)은 반사경(312)로부터 반사된 빔과 광공진기(310)의 공진영역으로부터 전송된 빔으로 구성됨으로, 반도체 레이저(110)로부터 방출된 빔의 주파수가 공진 주파수와 동일할 때 최소 파워를 갖는다. 반대로, 빔(352, 353, 354)은 광공진기(310)의 공진영역으로부터 전송된 빔으로 구성됨으로 반도체 레이저(110)로부터 방출된 빔의 주파수가 공진 주파수와 동일할 때만이 최대 파워를 갖는다. 빔(352)이 최대 파워를 가질 때 제 2수단(320)에 의해 빔(352)은 반도체 레이저(210)로 피드백된다.
제 1광검출기(340)는 광공진기(310)로부터 투관된 빔(353)을 검출한다. 제어부(120)는 제 1광검출기(340)가 검출한 빔(353)으로부터 공명의 발생 여부를 확인하고, 공명이 발생한 경우에는 검출한 빔(353)의 주파수를 공명 주파수로 검출한다. 여기서 공명 주파수가 검출된 빔은 특정 주파수의 빔으로 방출된다.
도 4는 본 발명에 따른 형상 측정장치의 간섭신호 생성부에 대한 바람직한 일 실시예의 개략적인 구조를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 형상 측정장치의 파장 측정 원리를 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 간섭신호 생성부(400)는 반도체 레이저(210)로부 터 방출된 빔의 파장을 검출하기 위한 간섭신호를 생성한다. 이를 위해 간섭신호 생성부(400)는 시료기판(410), 광조사수단(420) 및 광검출수단(430)을 구비한다.
시료기판(410)은 사전에 설정된 두께를 갖는 것으로, 일예로 유리판이 될 수 있다. 시료기판(510)의 두께(L)를 사전에 알고 있는 경우에는 시료기판(510)으로부터 반사된 빔의 간섭현상을 분석하여 시료기판(510)으로 입사된 빔(I0)의 파장을 검출할 수 있다. 시료기판(510)의 앞면(511)에서 반사된 빔(I1)과 시료기판의 후면(512)에서 반사된 빔(I2)은 서로 간섭을 일으킨다. 이러한 간섭으로 인해 광검출수단(530)에서 검출된 빔의 세기가 시간에 따라 주기적으로 변화하게 된다. 제어부(540)는 간섭현상으로 변화는 빔의 세기를 분석하여 반도체 레이저(210)로부터 방출된 빔의 파장을 산출한다. 이렇게 간섭신호 생성부(400)는 반도체 레이저(210)가 방출한 빔을 시료기판(410)에 입사시키고, 시료기판(410)으로부터 반사된 빔에 간섭현상이 일어나게 하여 간섭신호를 생성하고 이를 제어부(120)로 출력한다.
광조사수단(420)은 시료기판으로 반도체 레이저(210)가 방출한 빔을 시료기판(410)으로 조사한다. 이를 위해 광조사수단(420)은 광분할기(422) 및 광경로조절부(424)를 구비한다. 광분할기(422)는 반도체 레이저(210)가 방출한 빔을 제 1빔과 제 2빔으로 분할한다. 광경로조절부(424)는 광분할기(422)가 분할한 제 1빔과 제 2빔을 입사각을 서로 달리하여 시료기판(410)으로 입사되도록 광경로를 조절한다. 이를 위해 광경로조절부(424)는 초점렌즈(428) 및 반사미러(426)를 구비한다. 반사미러(426)는 광분할기(422)로부터 조산된 빔을 반사하여 초점렌즈(428)로 조사하 고, 초점렌즈(428)는 각 입사된 빔이 서로 다른 입사각을 갖으며 시료기판(410)으로 입사되도록 각 입사된 빔을 굴절시킨다.
다른 실시예로 광조사수단(420)은 반도체 레이저(210)가 방출한 빔에 대한 분할하는 과정을 거치지 않고 반도체 레이저(210)가 방출한 빔을 시료기판(410)으로 입사시킬 수 있다.
광검출수단(430)은 시료기판(410)으로부터 반사된 광을 검출한다. 이를 위해 광검출수단(430)은 사분의일파장판(432), 편광광분할기(434), 제 2광검검출기(436) 및 제 3광검출기(438)를 구비한다. 사분의일파장판(432)은 시표기판(410)으로부터 반사된 제 1빔 및 제 2빔의 편광을 조절하여 투과시킨다. 편광관분할기(434)는 편광이 조절된 제 1빔 및 제 2빔을 제 2광검출기 및 제 3광검출기로 반사한다. 즉 편광관분할기(434)는 광분할기(422)가 분할한 제 1빔과 제 2빔은 투과시키고 편광이 조절된 제 1빔 및 제 2빔을 반사시키므로 편광광분할기(434)는 광분할기(422)와 시료기판(410)의 중간 부분에 위치할 수 있다. 제 2광검출기(436) 및 제 3광검출기(438)는 각각 편광관분할기(434)로부터 반사된 제 1빔 및 제 2빔을 검출한다.
도 6은 본 발명에 따른 형상 측정장치의 광전달부에 대한 바람직한 일 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 6을 참조하면, 광전달부(240)는 반도체 레이저(210)가 방출한 빔을 분할하여 외부반사체(220) 및 간섭신호 생성부(230)로 각각 조사한다. 이를 위해 광전달부(600)는 제 1광분할기(610), 광절연체(620) 및 제 2광분할기(630)를 구비한다. 제 1광분할기(610)는 반도체 레이저(210)가 방출한 빔(I0)을 분할하여 분할된 빔의 일부(I1)를 외부반사체(220)로 조사한다. 광절연체(620)는 제 1광분할기(610)로부터 분할된 빔의 나머지 일부(I2) 즉, 외부반사체(220)로 조사되지 않은 빔(I2)을 제 2광분할기(630)로 투과시킨다. 여기서 광절연체(620)는 투과되는 빔(I2)의 세기를 유지하고 역 반사를 막는 기능을 갖는다. 제 2광분할기(630)는 광절연체(620)로부터 투관된 빔(I2)을 분할하여 분할한 빔의 일부(I3)를 간섭신호 생성부(230)로 조사하고 분할한 빔의 나머지 일부(I4)를 외부로 방출한다. 여기서 빔(I4)은 반도체 레이저(210)가 생성한 빔의 주파수와 외부반사체(220)의 공진 주파수가 동일한 경우 즉, 생성한 빔이 특정 주파수를 갖는 경우에 외부로 방출되도록 제어된다.
도 7은 본 발명에 따른 형상 측정장치의 레이저 장치에 대한 바람직한 일 실시예의 개략적인 구조를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 반도체 레이저(710)로부터 방출된 빔(711)은 제 1광분할기 (721)에 의해 제 1빔(712) 및 제 2빔(713)으로 분할된다. 분화된 제 1빔(712)은 외부반사체(730)로 조사되고, 제 1수단(731)에 의해 광공진기(732)로 입력된다. 제 1빔(712)이 광공진기(732)에 의해 공명된 경우에는 광공진기(732)로부터 방출된 빔(714)은 반도체 레이저(710)로 피드백되며, 광공진기(732)로부터 투과된 빔(715)은 제 1광검출기(733)에 의해 검출된다. 제어부(120)는 검출된 빔(715)로부터 공명 주파수를 검출한다.
제 2빔(713)은 광절연체(723)를 투과하여 제 2광분할기(725)로 조사된다. 제 2광분할기(725) 조사된 제 2빔(713)은 제 3빔(716) 및 제 4빔(719)으로 분할되고, 분할된 제 3빔(716)은 간섭신호 생성부(740)로 조사되며 분할된 제 4빔(719)은 외부로 방출된다. 간섭신호 생성부(740)로 조사된 제 3빔(716)은 광분할기(741)에 의해 제 5빔(717) 및 제 6빔(718)으로 분할된다. 광분할기(741)에 의해 분할된 제 5빔(717)은 초점렌즈(742)를 투과하여 시료기판(744)로 입사한다. 이때 입사된 제 5빔(717)의 입사각은 0도(수직입사)이다. 광분할기(741)에 의해 분할된 제 6빔(718)은 반사미러(743)에 의해 반사되고, 반사된 제 6빔(718)은 초점렌즈(742)를 투과하여 시표기판(744)로 입사한다. 이때 입사된 제 5빔(717) 및 제 6빔(718)의 입사각의 차이(θ)는 제 2광검출기(748) 및 제 3광검출기(749)에서 검출된 빔의 위상차가 90도가 되는 값을 갖는다. 즉 제 2광검출기(748) 및 제 3광검출기(749)에서 검출된 빔의 위상차가 90도가 되도록 반사미러(743) 및 초점렌즈(742)에 의해 제 6빔(718)의 광경로가 조절된다. 제 5빔(717) 및 제 6빔(718)은 각각 일부는 시료기판(744)의 전면에서 반사되고 나머지 일부는 시료기판(744)의 후면에서 반사되어, 사분의일파장판(745)로 입사된다. 사분의일파장판(745)로 입사된 제 5빔(717) 및 제 6빔(718)은 편광 조절되어 편광광분할기(746)로 입사되고, 편광광분할기(746)에 의해 반사되어 초점렌즈(747)로 조사된다. 초점렌즈(747)로 조사된 제 5빔(717) 및 제 6빔(718)은 각각 집광되어 제 2광검출기(748) 및 제 3광검출기(749)에 의해 검출된다.
제어부(120)는 검출된 제 5빔(717) 및 제 6빔(717)에 의해 각각 생성되는 간 섭신호로부터 반도체 레이저(710)로부터 방출된 빔(711)의 파장을 산출한다. 또한 제어부(120)는 제 1광검출기(733)에 의해 검출된 빔(715)로부터 검출한 공명 주파수를 통해 보다 정밀하게 반도체 레이저(710)로부터 방출된 빔(711)의 파장을 산출한다. 제어부(120)는 산출한 파장을 기초로 반도체 레이저(710)의 온도 및 반도체 레이저(710)로 인가되는 전류를 조절하여 반도체 레이저(710)가 안정된 주파수 갖는 빔을 방출하도록 제어한다.
도 8은 본 발명에 따른 형상 측정장치의 제어부에 대한 바람직한 일 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 8을 참조하면, 제어부(120)는 복수의 레이저 장치(111, 116)가 출력한 간섭신호로부터 생성된 빔의 파장을 검출하고 검출된 파장을 기초로 복수의 레이저 장치(111, 116)를 제어한다. 이를 위해 제어부(800)는 레이저 장치 제어부(810), 트리거(820), 형상정보 산출부(830)를 구비한다.
레이저 장치 제어부(810)는 간섭신호 생성부(230)가 생성한 간섭신호로부터 반도체 레이저(210)가 방출한 빔의 파장을 검출하고, 외부반사체(220)로부터 검출된 빔으로부터 공명 주파수를 검출하며, 반도체 레이저(210)의 온도 또는 반도체 레이저(210)로 인가되는 전류를 조절하여 반도체 레이저(210)를 제어한다. 이를 위해 레이저 장치 제어부(810)는 파장산출부(811), 제어신호산출부(812), 조절부(813)를 구비한다.
파장산출부(811)는 간섭신호 생성부(230)가 생성한 간섭신호로부터 파장을 검출한다. 즉 파장산출부(811)는 제 2광검출기(436) 및 제 3광검출기(438)가 각각 검출한 제 1빔 및 제 2빔에 의해 생성된 간섭무늬를 분석하여 반도체 레이저(210)가 방출한 빔의 파장을 검출한다.
파장산출부(811)는 다음의 수학식 1에 의해 제 2광검출기(436) 및 제 3광검출기(438)가 검출한 빔의 파장(λ)을 산출한다.
Figure 112007065286817-PAT00001
여기서, I는 각 광검출기(436, 438)에서 검출한 빔의 세기이고, I1, I2는 각각 시료기판(410)의 전면 및 후면에서 각각 반사되어 각 광검출기(436, 438)에 검출된 광의 세기이며, n은 시료기판의 굴절률이고 L은 시료기판의 두께이다.
각 광검출기(436, 438)로부터 검출되는 빔의 위상 차이를 90도가 되도록 광경로조절부(424)를 통해 광분할기(422)가 분할한 제 1빔과 제 2빔 각각의 시료기판(410)으로의 입사각을 조절하면, 제 2광검출기(336)가 검출한 빔의 세기(Ipd2)가 수학식 1에 따라 다음의 수학식 2로 나타내질 수 있다.
Figure 112007065286817-PAT00002
여기서 각 광검출기(436, 438)로부터 검출되는 제 1빔과 제 2빔의 위상차가 90도가 되도록 시료기판의 입사각을 조절하면 제 3광검출기(436)가 검출한 빔의 세기(Ipd3)는 다음의 수학식 3으로 나타난다.
Figure 112007065286817-PAT00003
파장산출부(811)는 수학식 2 및 수학식 3으로부터 반도체 레이저(210)가 방출한 빔의 파장을 산출할 수 있다.
도 9a는 본 발명에 따른 형상 측정장치의 레이저 장치의 제2검출기에서 검출된 빔의 주파수별 세기를 도시한 그래프이고, 도 9b는 본 발명에 따른 형상 측정장치의 레이저 장치의 제3검출기에서 검출된 빔의 주파수별 세기를 도시한 그래프이며 도 9c는 본 발명에 따른 형상 측정장치의 레이저 장치의 제1검출기에서 검출된 빔의 주파수별 세기를 도시한 그래프이다.
도 9a 내지 도 9c를 참조하면, 파장산출부(811)는 외부반사체(220)가 검출한 빔으로부터 공명 주파수를 검출한다. 공명 주파수가 검출된 시간이 t일 때, 제 2광검출기(436)로부터 검출된 빔의 세기가 A1(910)이면, 파장산출부(811)는 파장 λ1(911)을 산출한다. 동일하게 시간이 t일 때, 제 3광검출기(438)로부터 검출한 빔의 세기가 A2(920)이면, 파장산출부(811)는 파장 λ2(921)를 산출한다. 시간이 t일 때, 파장산출부(811)가 공명 주파수를 검출하면 다음의 수학식 4로부터 파장 λ0(931)을 산출할 수 있다. 여기서 파장산출부(811)는 외부반사체(220)가 검출한 빔의 세기가 최대인 지점(930)에서 외부반사체(220)가 검출한 빔의 주파수를 공명 주파수로 검출한다. 이렇게 공명 주파수가 검출된 경우에는, 파장산출부(811)는 산출된 λ1 및 λ2에 λ0을 추가하여 보다 높은 분해능을 가지고 반도체 레이저(110)로부터 방출되는 빔의 파장을 정학하고 정밀하게 검출한다. 따라서 본 발명에 따른 형상 측정장치(100)는 공명 주파수를 이용하여 높은 분해능을 가지고 반도체 레이저(210)가 방출하는 빔의 파장을 정확하게 산출할 수 있다.
Figure 112007065286817-PAT00004
여기서, C는 빛의 속도이고 f는 공진 주파수이며 λ는 파장이다.
제어신호산출부(812)는 검출된 파장을 기초로 제어신호를 산출한다. 또한 제어신호산출부(812)는 트리거(820)로부터 주어지는 명령에 따라 특정 영역의 파장을 산출하기 위한 제어신호를 산출할 수 있다. 즉 제어신호산출부(812)는 트리거(820)로부터 파장영역을 높일 것을 요구받으면 그에 따라 변화되어야할 반도체 레이저(210)의 온도 변화값과 반도체 레이저(210)로 인가되는 전류의 변화값을 제어신호로 산출한다.
또한 제어신호산출부(812)는 파장산출부(811)가 검출한 공명 주파수로 반도체 레이저(210)가 방출하는 빔의 주파수의 잠김 상태가 유지되도록 반도체 레이저(210)의 온도 및 반도체 레이저(210)로 인가되는 전류를 고정하기 위한 제어신호를 산출한다. 여기서 제어신호산출부(812)는 온도와 전류를 조절하기 위한 각 제어신호를 개별적으로 산출하거나 함께 고려하여 산출한다.
조절부(813)는 제어신호산출부(812)가 산출한 제어신호에 따라 반도체 레이 저(210)의 온도 또는 반도체 레이저(210)로 인가되는 전류를 조절한다. 조절부(813)에 의해 조절되는 온도, 전류의 변화에 따라 반도체 레이저(210)가 방출하는 빔의 파장영역이 변화하게 된다.
결국 레이저 장치 제어부(810)는 반도체 레이저(210)의 온도 및 반도체 레이저(210)로 인가되는 전류를 변경하고 고정함으로써, 반도체 레이저(210)로 하여금 안정된 주파수(941, 942, 943, 944)를 갖는 빔을 장시간 방출하도록 제어한다.
따라서 본 발명에 따른 형상 측정장치(100)는 다양한 주파수 영역별로 주파수가 안정화된 빔을 장기간 생성하여 피검체(101)의 형상을 측정할 수 있으며, 생성한 빔의 파장을 높은 분해능으로 정확하고 정밀하게 산출하여 이를 피검체(101)의 형상 측정에 활용할 수 있다.
트리거(820)는 복수의 레이저 장치(111, 116)가 교대로 가동되도록 제어하며, 바람직하게 트리거(820)는 하나의 레이저 장치(111)가 4개의 특정 주파수의 빔을 방출 한 후 다른 레이저 장치(116)가 가동되도록 제어한다. 또한 트리거(820)는 복수의 셔터(131, 136) 중에서 가동되는 레이저 장치(111)로부터 방출되는 빔을 차단하는 셔터(131)를 개방하여, 가동되는 레이저 장치(111)로부터 방출되는 빔을 광학 장치부(140)로 입사되도록 제어하고, 다른 레이저 장치(116)를 가동시키는 경우에는 셔터(131)를 폐쇄하여 레이저 장치(111)로부터 방출되는 빔을 차단하고 셔터(136)를 개방하여 레이저 장치(116)로부터 방출되는 빔을 광학 장치부(140)로 입사되도록 제어한다.
그리고 트리거(820)는 파장산출부(811)가 공명주파수를 검출한 시점에 따라 동기적으로 촬상부(150)가 촬상한 간섭무늬를 검출하여 특정 주파수의 빔 각각에 대한 촬상된 간섭무늬를 획득하고, 이를 형상정보 산출부(830)로 출력한다. 또한 트리거(820)는 특정 주파수의 빔에 대한 촬상된 간섭무늬를 획득한 경우에는 제어신호산출부(812)로 반도체 레이저(210)의 온도 또는 반도체 레이저(210)에 인가되는 전류를 조절하도록 명령한다.
형상정보 산출부(830)는 레이저 장치(111, 116)가 방출한 빔의 특정 주파수 및 특정 주파수의 빔 각각에 대해 획득된 간섭무늬를 기초로 피검체(101)의 형상 정보를 산출한다. 여기서 피검체(101)의 형상 정보는 표면 높이, 표면 조도 등 3차원 형상에 관한 치수 등의 정보를 의미한다.
광학 장치부(140)는 피검체(101)의 표면에 레이저 장치(111, 116)로부터 방출된 빔을 투사시켜 피검체(101)의 간섭무늬를 생성한다. 즉 광학 장치부(140)는 레이저 장치(111, 116)로부터 방출된 빔을 분할하여 분할된 빔의 일부는 피검체(101)에 조사하고 분할됨 빔의 나머지 일부는 기준빔으로 사용하여, 피검체(101)로부터 반사된 빔과 기준빔 사이에 간섭을 일으켜서 간섭무늬를 생성한다.
셔터(131, 136)는 제어부(120)의 제어에 따라 개방 및 폐쇄되며, 폐쇄된 경우에는 레이저 장치(111, 116)로부터 방출된 빔이 광학 장치부(140)로 조사되는 것을 차단하고 개방되면 차단된 빔을 광학 장치부(140)로 통과시킨다. 셔터(131, 136)는 복수개로 구비되며, 각 레이저 장치(111, 116)당 하나씩 구비되는 것이 바람직하다. 이때, 각 셔터(131, 136)는 해당 레이저 장치(111, 116)로부터 방출된 빔을 차단하는 역할을 수행한다.
촬상부(150)는 광학 장치부(140)가 생성한 간섭무늬를 촬상한다. 촬상부(150)는 일예로 디지털 카메라로 구현될 수 있으며, 촬상부(150)의 촬상소자로 CCD(Charged Coupled Device) 및 CMOS(Complementarly Metal Oxide Semiconduct) 등의 고체촬상소자가 사용될 수 있다. 촬상부(150)는 제어부(120)의 제어에 따라 레이저 장치(111, 116)가 방출한 빔 중에서 특정 주파수의 빔 각각으로 생성된 간섭무늬를 촬상한다.
도 10a 내지 도 10e는 각각 본 발명에 따른 형상 측정장치의 하나의 레이저 장치로 인가되는 전류, 제 1광검출기에서 검출된 인가된 전류로부터 생성된 빔, 전류가 인가된 레이저 장치의 해당 셔터의 개폐 상태, 인가된 전류로부터 생성된 빔으로부터 검출된 공진 주파수에 따른 트리거의 동작 및 전류가 인가된 레이저 장치가 생성하는 빔을 도시한 도면이고, 도 11a 내지 도 11e는 각각 본 발명에 따른 형상 측정장치의 다른 레이저 장치로 인가되는 전류, 제 1광검출기에서 검출된 인가된 전류로부터 생성된 빔, 전류가 인가된 레이저 장치의 해당 셔터의 개폐 상태, 인가된 전류로부터 생성된 빔으로부터 검출된 공진 주파수에 따른 트리거의 동작 및 전류가 인가된 레이저 장치가 생성하는 빔을 도시한 도면이다.
도 10a 내지 도 11e를 참조하면, 제어부(120)는 각 레이저 장치(111, 116)에 교대로 전류(1010, 1110)를 인가한다. 제어부(120)는 레이저 장치(111)에 전류를 인가하면서 동시에 셔터(131)를 개방(1030)하면 피검체(101)에 빔(1050)이 조사된다. 여기서 레이저 장치(111)는 특정 주파수의 빔(1021, 1022, 1023, 1024)을 방출하게 된다. 이때, 제어부(120)는 특정 주파수의 빔(1021, 1022, 1023, 1024)의 방 출을 확인하여 특정 주파수의 빔의 방출에 따라 트리거 신호(1041, 1042, 1043, 1044)를 생성하고 생성된 트리거 신호(1041, 1042, 1043, 1044)에 따라 촬상부(150)에 촬상된 간섭무늬를 획득하고 각 레이저 장치(111, 116)에 인가되는 전류를 조절한다.
동일하게 제어부(120)는 레이저 장치(116)에 전류를 인가하면서 동시에 셔터(136)를 개방(1130)하면 피검체(101)에 빔(1150)이 조사된다. 여기서 레이저 장치(116)는 특정 주파수의 빔(1121, 1122, 1123, 1124)을 방출하게 된다. 이때, 제어부(120)는 특정 주파수의 빔(1121, 1122, 1123, 1124)의 방출을 확인하여 특정 주파수의 빔의 방출에 따라 트리거 신호(1141, 1142, 1143, 1144)를 생성하고 생성된 트리거 신호(1141, 1142, 1143, 1144)에 따라 촬상부(150)에 촬상된 간섭무늬를 획득하고 각 레이저 장치(111, 116)에 인가되는 전류를 조절한다.
도 12는 본 발명에 따른 형상 측정장치에 대한 바람직한 일 실시예의 개략적인 구조를 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 제어부(1220)는 레이저 장치(1211)에 전류를 인가하고 셔터(1231)를 개방한다. 그러면 레이저 장치(1211)로부터 방출된 빔은 셔터(1231)를 통과하여 광학 장치부(1240)로 조사된다. 광학 장치부(1240)로 조사된 빔은 반사경(1241)에 의해 반사되어 시준 렌즈(CL:Collimating lens, 1243)로 조사된다. 시준 렌즈(1243)는 조사된 빔을 시준화시켜 광분할기(1244)로 입사시킨다. 광분할기(1244)로 입사된 빔은 대물렌즈(1245)로 입사된다. 대물렌즈(1245)로 입사된 빔은 기준경(1246)으로 조사된다. 기준경(1246)으로 조사된 빔은 기준경(1246)을 투 과하여 광분할기(1247)로 입사한다. 광분할기(1247)로 입사된 빔의 일부는 광분할기(1247)로부터 반사되어 기준경(1246)으로 조사되고, 입사된 빔의 나머지 일부는 측정대(1248) 상에 위치하는 피검체(1201)로 투사된다.
기준경(1246)으로 조사된 빔은 기준경(1246)으로부터 반사되어 광분할기(1247)로 재조사되고 재조사된 빔은 광분할기(1247)로부터 반사되어 기준경(1246)로 재입사한다. 또한 피검체(1201)로 투사된 빔은 피검체(1201)로부터 반사되어 광분할기(1247)로 재입사하고 광분할기(1247)를 투과하여 기준경(1246)으로 입사한다. 여기서 기준경(1246)으로 재입사한 빔과 피검체(1201)로부터 반사되어 기준경(1246)으로 입사한 빔 사이에 간섭이 발생한다. 기준경(1246)로 재입사한 빔과 입사한 빔은 대물렌즈(1245)를 투과하여 결상렌즈(1249)로 조사된다. 결상렌즈(1249)로 조사된 빔은 촬상부(1250)로 입사된다. 촬상부(1250)로 입사된 빔은 조리개(lris, 1255)로 조사된다. 조리개(1255)로 조사된 빔은 조리개(1255)에 의해 입사량이 조절되어 카메라(1251)로 입사되어 카메라(1251)의 촬상소자에 의해 촬상된다.
레이저 장치(1211)로부터 방출된 특정 주파수의 빔 각각으로부터 간섭무늬를 획득하면, 제어부(1220)는 레이저 장치(1211)에 인가되는 전류를 차단하고 셔터(1231)를 폐쇄하고, 레이저 장치(1212)에 전류를 인가하고 셔터(1232)를 개방한다. 그러면 레이저 장치(1211)로부터 방출된 빔은 셔터(1232)를 통과하여 광학 장치부(1240)로 조사된다. 광학 장치부(1240)로 조사된 빔은 광분할기(1242)에 의해 반사되어 시준 렌즈(CL:Collimating lens, 1243)로 조사된다. 시준 렌즈(1243)로 조사된 빔은 레이저 장치(111)로부터 방출된 빔과 동일한 광경로를 거쳐서 카메라(1251)로 입사되고, 카메라(1251)의 촬상소자에 의해 촬상된다.
도 13은 본 발명에 따른 형상 측정방법에 대한 바람직한 일 실시예의 수행 과정을 도시한 흐름도이다.
도 13을 참조하면, 제어부(120)는 복수의 레이저 장치(111, 116) 중에서 어느 하나의 레이저 장치를 가동하기 위해 하나의 레이저 장치(111)를 선택하고 레이저 장치(111)에 전류를 인가한다(S1300). 그리고 제어부(120)는 전류가 인가된 레이저 장치(111)로부터 방출되는 빔을 차단하는 셔터(131)를 개방한다(S1310). 제어부(120)는 가동된 레이저 장치(111)를 통해 특정 주파수의 빔을 방출하게 한다(S1320). 여기서, 제어부(120)는 가동된 레이저 장치(111)가 생성한 빔의 파장을 검찰하고 검출된 파장을 기초로 레이저 장치(111)로 인가되는 저류를 조절하며, 생성한 빔의 공명 주파수가 검출되는지 여부를 확인하고 생성한 빔의 공명 주파수가 검출된 경우에는 레이저 장치(111)는 생성한 빔을 특정 주파수의 빔으로 방출한다. 광학 장치부(140)는 레이저 장치(111)가 방출한 빔을 피검체(101)에 투사시켜 간섭무늬를 생성하고 촬상부(150)는 생성된 간섭무늬를 촬상하면 제어부를 촬상된 간섭무늬를 획득한다(S1330).
제어부(120)는 획득된 간섭무늬의 개수가 사전에 설정된 값과 동일한 지를 확인한다(S1340). 동일하지 하지 않는 경우에는 제어부(120)는 단계 S1320을 다시 수행한다. 동일한 경우에는 획득된 간섭무늬로부터 피검체(101)의 형상정보를 산출가능한 지를 확인한다(S1350). 산출가능하지 않은 경우에는 제어부(120)는 개방된 셔터(131)를 폐쇄한다(S1360). 그리고 제어부(120)는 가동된 레이저 장치(111)로 인가되는 전류의 공급을 중단한다(S1370). 제어부(120)는 복수의 레이저 장치 중에서 다른 하나의 레이저 장치(116)에 전류를 인가한다(S1380). 그리고 제어부(120)는 단계 S1310을 다시 수행한다. 산출 가능한 경우에는 제어부(120)는 특정 주파수와 각 특정 주파수의 빔으로부터 획득된 간섭무늬를 기초로 형상정보를 산출한다(S1390).
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 형상 측정장치에 대한 바람직한 일 실시예의 구성을 도시한 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 형상 측정장치의 레이저 장치에 대한 바람직한 일 실시예의 구성을 도시한 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 형상 측정장치의 외부반사체에 대한 바람직한 일 실시예의 개략적인 구조를 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 형상 측정장치의 간섭신호 생성부에 대한 바람직한 일 실시예의 개략적인 구조를 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 형상 측정장치의 파장 측정 원리를 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 형상 측정장치의 광전달부에 대한 바람직한 일 실시예의 구성을 도시한 블록도,
도 7은 본 발명에 따른 형상 측정장치의 레이저 장치에 대한 바람직한 일 실시예의 개략적인 구조를 도시한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 형상 측정장치의 제어부에 대한 바람직한 일 실시예의 구성을 도시한 블록도,
도 9a는 본 발명에 따른 형상 측정장치의 제2검출기에서 검출된 빔의 주파수별 세기를 도시한 그래프,
도 9b는 본 발명에 따른 형상 측정장치의 제3검출기에서 검출된 빔의 주파수별 세기를 도시한 그래프,
도 9c는 본 발명에 따른 형상 측정장치의 제1검출기에서 검출된 빔의 주파수별 세기를 도시한 그래프,
도 10a 내지 도 10e는 각각 본 발명에 따른 형상 측정장치의 하나의 레이저 장치로 인가되는 전류, 제 1광검출기에서 검출된 인가된 전류로부터 생성된 빔, 전류가 인가된 레이저 장치의 해당 셔터의 개폐 상태, 인가된 전류로부터 생성된 빔으로부터 검출된 공진 주파수에 따른 트리거의 동작 및 전류가 인가된 레이저 장치가 생성하는 빔을 도시한 도면,
도 11a 내지 도 11e는 각각 본 발명에 따른 형상 측정장치의 다른 레이저 장치로 인가되는 전류, 제 1광검출기에서 검출된 인가된 전류로부터 생성된 빔, 전류가 인가된 레이저 장치의 해당 셔터의 개폐 상태, 인가된 전류로부터 생성된 빔으로부터 검출된 공진 주파수에 따른 트리거의 동작 및 전류가 인가된 레이저 장치가 생성하는 빔을 도시한 도면,
도 12는 본 발명에 따른 형상 측정장치에 대한 바람직한 일 실시예의 개략적인 구조를 도시한 도면, 그리고,
도 13은 본 발명에 따른 형상 측정방법에 대한 바람직한 일 실시예의 수행 과정을 도시한 흐름도이다.

Claims (18)

  1. 빔을 생성하고 상기 생성된 빔 중에서 특정 주파수의 빔을 방출하며, 상기 생성된 빔의 파장을 검출하기 위한 간섭신호를 출력하는 복수의 레이저 장치; 및
    상기 출력된 간섭신호로부터 상기 생성된 빔의 파장을 검출하고 상기 검출된 파장을 기초로 복수의 상기 레이저 장치를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상 측정장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 레이저 장치는 2개인 것을 특징으로 하는 형상 측정장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 레이저 장치는,
    상기 빔을 생성하는 반도체 레이저;
    상기 생성된 빔의 파장을 검출하기 위한 간섭신호를 생성하여 출력하는 간섭신호 생성부;
    상기 특정 주파수를 공진 주파수로 가지며, 상기 생성된 빔을 조사받고 상기 조사된 빔의 주파수와 상기 공진 주파수가 동일한 경우에는 상기 조사된 빔을 상기 반도체 레이저로 피드백하는 외부반사체; 및
    상기 외부 반사체가 상기 조사된 빔을 피드백한 경우에는 상기 생성된 빔을 외부로 방출하는 광전달부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상 측정장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 복수의 상기 레이저 장치를 교대로 가동하는 것을 특징으로 하는 형상 측정장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 가동되는 레이저 장치가 4개의 특정 주파수의 빔을 방출하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 형상 측정장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 레이저 장치의 온도 또는 상기 레이저 장치로 인가되는 전류를 조절하여 상기 레이저 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 형상 측정장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 형상 측정장치는,
    피검체의 표면에 상기 방출된 빔을 투사시켜 상기 피검체의 간섭무늬를 생성하는 광학 장치부;
    개폐되며 폐쇄된 경우에는 상기 방출된 빔이 상기 광학 장치부로 조사되는 것을 차단하는 복수의 셔터; 및
    상기 생성된 간섭무늬를 촬상하는 촬상부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형상 측정장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 복수의 셔터 중에서 어느 하나의 셔터를 개방하여 상기 방출된 빔을 상기 광학 장치부로 조사되게 하는 것을 특징으로 하는 형상 측정장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 특정 주파수의 빔 각각에 대한 상기 촬상된 간섭무늬를 획득하는 것을 특징으로 하는 형상 측정장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 특정 주파수 및 상기 특정 주파수의 빔 각각에 대해 상기 획득된 간섭무늬를 기초로 상기 피검체의 형상 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 형상 측정장치.
  11. 복수의 레이저 장치를 이용하여 형상을 측정하는 방법에 있어서,
    상기 복수의 레이저 장치 중에서 어느 하나의 레이저 장치를 가동하는 제 1가동단계;
    상기 가동된 레이저 장치로부터 복수의 특정 주파수의 빔을 각각 방출시키고, 상기 방출된 특정 주파수의 빔 각각을 피검체에 투사시켜 상기 특정 주파수 각각에 대한 상기 피검체의 간섭무늬를 획득하는 간섭무늬 획득단계; 및
    상기 가동된 레이저 장치를 정지시키고 복수의 레이저 장치 중에서 다른 하나의 레이저 장치를 가동하는 제 2가동단계; 포함하는 것을 특징으로 하는 형상 측정방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1가동단계는,
    상기 복수의 레이저 장치 중에서 어느 하나의 레이저 장치에 전류를 인가하는 단계; 및
    상기 전류가 인가된 레이저 장치로부터 방출되는 빔을 차단하는 셔터를 개방하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상 측정방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 간섭무늬 획득단계는,
    상기 가동된 레이저 장치를 통해 특정 주파수의 빔을 방출하는 빔방출단계; 및
    상기 방출된 빔을 피검체의 표면에 투사시켜 상기 피검체의 간섭무늬를 획득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상 측정방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 빔방출단계는,
    상기 가동된 레이저 장치가 생성한 빔의 파장을 검출하는 단계;
    상기 검출된 파장을 기초로 상기 레이저 장치로 인가되는 전류를 조절하는 단계;
    상기 빔의 공명 주파수를 검출하는 단계; 및
    상기 빔의 공명 주파수가 검출된 경우에는 상기 빔을 상기 특정 주파수의 빔으로 방출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상 측정방법;
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 제 2가동단계는,
    상기 가동된 레이저 장치로부터 방출되는 빔을 차단하는 셔터를 폐쇄하는 단계;
    상기 가동된 레이저 장치로 인가되는 전류의 공급을 중단하는 단계;
    상기 복수의 레이저 장치 중에서 다른 하나의 레이저 장치에 전류를 인가하는 단계; 및
    상기 전류가 인가된 레이저 장치로부터 방출되는 빔을 차단하는 셔터를 개방하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상 측정방법.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 형상 측정방법은,
    상기 특정 주파수 및 상기 특정 주파수의 빔으로부터 획득된 간섭무늬를 기초로 상기 피검체의 형상정보를 산출하는 단계:를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형상 측정방법.
  17. 제 11항에 있어서,
    상기 레이저 장치는
    상기 빔을 생성하는 반도체 레이저;
    상기 생성된 빔의 파장을 검출하기 위한 간섭신호를 생성하여 출력하는 간섭신호 생성부;
    상기 특정 주파수를 공진 주파수로 가지며, 상기 생성된 빔을 조사받고 상기 조사된 빔의 주파수와 상기 공진 주파수가 동일한 경우에는 상기 조사된 빔을 상기 반도체 레이저로 피드백하는 외부반사체; 및
    상기 외부 반사체가 상기 조사된 빔을 피드백한 경우에는 상기 생성된 빔을 외부로 방출하는 광전달부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상 측정방법.
  18. 제 11항에 있어서,
    상기 레이저 장치는 2개인 것을 특징으로 하는 형상 측정방법.
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