KR20100042227A - 스펙트럼 측정에 적합한 광학 특성 측정 장치 및 광학 특성 측정 방법 - Google Patents

스펙트럼 측정에 적합한 광학 특성 측정 장치 및 광학 특성 측정 방법 Download PDF

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Abstract

처리부는, 하우징에 입사하는 광을 차단한 후, 분광기로부터의 광의 입사면에 대응하는 제1 검출 영역에서 검출된 제1 스펙트럼과, 분광기로부터의 광의 입사면과는 다른 제2 검출 영역에서 검출된 제1 신호 강도를 취득하고, 계속해서, 제1 스펙트럼의 각 성분값으로부터 제1 신호 강도에 기초하여 산출한 제1 보정값을 뺌으로써 제1 보정 스펙트럼을 산출한다. 처리부는, 차단부를 개방한 상태에 있어서, 제1 검출 영역에서 검출된 제2 스펙트럼과, 제2 검출 영역에서 검출된 제2 신호 강도를 취득하고, 계속해서, 제2 스펙트럼의 각 성분값으로부터 제2 신호 강도에 기초하여 산출한 제2 보정값을 뺌으로써 제2 보정 스펙트럼을 산출한다. 최종적으로, 처리부는, 제2 보정 스펙트럼의 각 성분값으로부터 제1 보정 스펙트럼의 대응하는 성분값을 뺌으로써 측정 결과인 출력 스펙트럼을 산출한다.
광학 특성 측정 장치, 하우징, 분광기, 스펙트럼, 광검출기

Description

스펙트럼 측정에 적합한 광학 특성 측정 장치 및 광학 특성 측정 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING OPTICAL CHARACTERISTICS SUITABLE FOR SPECTRUM MEASUREMENT}
본 발명은 광학 특성 측정 장치 및 광학 특성 측정 방법에 관한 것으로, 특히 스펙트럼을 고정밀도로 측정하기 위한 기술에 관한 것이다.
종래부터, 발광체 등의 평가를 행하기 위한 기술로서, 분광 계측이 널리 사용되고 있다. 이와 같은 분광 계측에 사용되는 광학 특성 측정 장치에서는, 일반적으로, 측정 대상의 발광체 등으로부터의 측정광을 분광기(전형적으로는, 회절 격자)를 사용하여 복수의 파장 성분으로 분광하고, 분광된 각 파장 성분을 광검출기로 검출한다. 측정광 이외의 광의 영향을 최대한 저감시키기 위해, 이들의 분광기나 광검출기는 하우징 내에 수납된다.
그러나, 현실적으로는, 광검출기에 의한 검출 결과는 하우징 내부에서 난반사된 광, 분광기 표면에서 확산 반사된 광 및 측정 차수 이외의 차수를 갖는 광 등의 영향을 받을 수 있다. 일반적으로, 이들의 광은 「미광」이라고 칭해진다. 이와 같은 의도하지 않은 미광에 의한 영향을 억제하기 위해, 각종 방법이 제안되어 있다.
예를 들어, 일본 특허 출원 공개 평11-30552호 공보에는 분광 광도계의 분산 광학계로부터 유도된 광을 다수의 수광 소자를 갖는 수광기에 의해 측정하는 경우에 발생하는 미광의 영향을, 당해 분광 광도계의 측정 상수로서 정확하게 예측하여, 그 영향을 제거하는 미광 보정 방법이 개시되어 있다.
또한, 일본 특허 출원 공개 제2002-5741호 공보에는 스펙트럼 측정 장치 내부에 발생하는 미광이나, 검출 소자의 표면의 반사나 회절에 의해 발생하는 불필요한 광의 영향을, 검출 신호의 처리에 의해 제거하여, 고정밀도의 스펙트럼 강도 신호를 얻을 수 있는, 스펙트럼 측정 장치가 개시되어 있다.
그러나, 일본 특허 출원 공개 평11-30552호 공보에 개시된 미광 보정 방법에서는, 각 수광 소자에서 측정한 수광 신호 강도와, 당해 파장에 대응하는 수광 소자에 의해 측정한 수광 신호 강도의 비를, 검출기를 구성하는 수광 소자의 수만큼 산출할 필요가 있다. 그로 인해, 상대적으로 많은 시간을 필요로 하는 등의 과제가 있다.
또한, 일본 특허 출원 공개 제2002-5741호 공보에 기재된 스펙트럼 측정 장치는 그 보정 처리의 구체적인 내용을 개시하는 것은 아니다.
본 발명은 이와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은, 보다 단시간에 또한 고정밀도로 스펙트럼을 측정 가능한 광학 특성 측정 장치 및 광학 특성 측정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 어느 국면에 따르는 광학 특성 측정 장치는, 하우징과, 하우징 내에 배치된 분광기와, 하우징의 외부로부터 분광기로 입사하는 광을 차단하기 위한 차단부와, 하우징 내에 배치되어, 분광기에 의해 분광된 광을 수광하기 위한 광검출기와, 광검출기에 의한 검출 결과를 출력하기 위한 처리부를 포함한다. 광검출기는 분광기로부터의 광의 입사면보다 넓은 범위의 검출면을 갖고 있다. 처리부는 하우징에 입사하는 광을 차단한 후, 분광기로부터의 광의 입사면에 대응하는 제1 검출 영역에서 검출된 제1 스펙트럼과, 분광기로부터의 광의 입사면과는 다른 제2 검출 영역에서 검출된 제1 신호 강도를 취득하고, 제1 스펙트럼의 각 성분값으로부터 제1 신호 강도에 기초하여 산출한 제1 보정값을 뺌으로써 제1 보정 스펙트럼을 산출하고, 차단부를 개방한 상태에 있어서, 제1 검출 영역에서 검출된 제2 스펙트럼과, 제2 검출 영역에서 검출된 제2 신호 강도를 취득하고, 제2 스펙트럼의 각 성분값으로부터 제2 신호 강도에 기초하여 산출한 제2 보정값을 뺌으로써 제2 보정 스펙트럼을 산출하고, 제2 보정 스펙트럼의 각 성분값으로부터 제1 보정 스펙트럼의 대응하는 성분값을 뺌으로써 측정 결과인 출력 스펙트럼을 산출한다.
바람직하게는, 하우징으로 도입된 광이 분광기에 입사하는 광로 상에 배치되어, 소정 파장보다 짧은 파장의 광을 차단하기 위한 커트 필터를 더 포함한다.
더욱 바람직하게는, 제2 검출 영역은 제1 검출 영역에 계속되는 단파장측에 형성된다.
바람직하게는, 제2 검출 영역은 복수의 검출 소자를 포함한다. 제1 보정값은 복수의 검출 소자의 각각에서 검출된 제1 신호 강도의 평균값이고, 제2 보정값은 복수의 검출 소자의 각각에서 검출된 제2 신호 강도의 평균값이다.
바람직하게는, 처리부는 제1 보정 스펙트럼을 저장하기 위한 기억부를 포함한다.
본 발명의 다른 국면에 따르는 광학 특성 측정 장치는, 하우징과, 하우징 내에 배치된 분광기와, 하우징 내에 배치되어, 분광기에 의해 분광된 광을 수광하기 위한 광검출기와, 광검출기에 의한 검출 결과를 출력하기 위한 처리부를 포함한다. 검출기는 분광기로부터의 광의 입사면보다 넓은 범위의 검출면을 갖고 있다. 처리부는 분광기로부터의 광의 입사면에 대응하는 제1 검출 영역에서 검출된 측정 스펙트럼과, 분광기로부터의 광의 입사면과는 다른 제2 검출 영역에서 검출된 신호 강도를 취득하여, 광검출기의 노이즈 특성을 나타내는, 미리 준비된 패턴을 신호 강도에 기초하여 보정함으로써 제1 보정 스펙트럼을 산출하고, 측정 스펙트럼의 각 성분값으로부터 신호 강도에 기초하여 산출한 보정값을 뺌으로써 제2 보정 스펙트럼을 산출하고, 제2 보정 스펙트럼의 각 성분값으로부터 제1 보정 스펙트럼의 대응하는 성분값을 뺌으로써 측정 결과인 출력 스펙트럼을 산출한다.
바람직하게는, 처리부는 광검출기에 설정 가능한 복수의 노광 시간에 각각 대응시켜 복수의 패턴을 기억하고 있고, 제1 보정 스펙트럼을 산출할 때에는, 광검출기에 설정되어 있는 노광 시간에 대응하는 하나의 패턴을 선택한다.
본 발명의 또 다른 국면에 따르는 광학 특성 측정 방법은, 하우징 내에 배치된, 분광기와, 분광기에 의해 분광된 광을 수광하기 위한 광검출기를 포함하는 측정 장치를 준비하는 스텝을 포함한다. 광검출기는 분광기로부터의 광의 입사면보다 넓은 범위의 검출면을 갖고 있다. 광학 특성 측정 방법은 하우징에 입사하는 광을 차단한 상태에서, 분광기로부터의 광의 입사면에 대응하는 제1 검출 영역에서 검출된 제1 스펙트럼과, 분광기로부터의 광의 입사면과는 다른 제2 검출 영역에서 검출된 제1 신호 강도를 취득하는 스텝과, 제1 스펙트럼의 각 성분값으로부터 제1 신호 강도에 기초하여 산출한 제1 보정값을 뺌으로써 제1 보정 스펙트럼을 산출하는 스텝과, 차단부를 개방한 상태에 있어서, 제1 검출 영역에서 검출된 제2 스펙트럼과, 제2 검출 영역에서 검출된 제2 신호 강도를 취득하는 스텝과, 제2 스펙트럼의 각 성분값으로부터 제2 신호 강도에 기초하여 산출한 제2 보정값을 뺌으로써 제2 보정 스펙트럼을 산출하는 스텝과, 제2 보정 스펙트럼의 각 성분값으로부터 제1 보정 스펙트럼의 대응하는 성분값을 뺌으로써 측정 결과인 출력 스펙트럼을 산출하는 스텝을 포함한다.
본 발명의 또 다른 국면에 따르는 광학 특성 측정 방법은 하우징 내에 배치된, 분광기와, 분광기에 의해 분광된 광을 수광하기 위한 광검출기를 포함하는 측정 장치를 준비하는 스텝을 포함한다. 광검출기는 분광기로부터의 광의 입사면보 다 넓은 범위의 검출면을 갖고 있다. 광학 특성 측정 방법은 분광기로부터의 광의 입사면에 대응하는 제1 검출 영역에서 검출된 측정 스펙트럼과, 분광기로부터의 광의 입사면과는 다른 제2 검출 영역에서 검출된 신호 강도를 취득하는 스텝과, 광검출기의 노이즈 특성을 나타내는, 미리 준비된 패턴을, 신호 강도에 기초하여 보정함으로써 제1 보정 스펙트럼을 산출하는 스텝과, 측정 스펙트럼의 각 성분값으로부터 신호 강도에 기초하여 산출한 보정값을 뺌으로써 제2 보정 스펙트럼을 산출하는 스텝과, 제2 보정 스펙트럼의 각 성분값으로부터 제1 보정 스펙트럼의 대응하는 성분값을 뺌으로써 측정 결과인 출력 스펙트럼을 산출하는 스텝을 포함한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 국면 및 이점은 첨부하는 도면과 관련지어 이해되는 본 발명에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명에 따르면, 보다 단시간에 또한 고정밀도로 스펙트럼을 측정 가능한 광학 특성 측정 장치 및 광학 특성 측정 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 도면 중 동일 또는 상당 부분에 대해서는, 동일한 부호를 부여하여 그 설명은 반복하지 않는다.
<장치 전체 구성>
도 1을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 따르는 광학 특성 측정 장치(1)는 각종 발광체(이하, 「대상물」이라고도 칭함)의 스펙트럼을 측정한다. 또한, 광학 특성 측정 장치(1)는 이 측정한 스펙트럼에 기초하여, 대상물의 밝기나 색조 등의 광학 특성을 산출하도록 해도 좋다. 또한, 밝기라 함은, 대상물의 휘도 및 광도 등을 의미하고, 색조라 함은, 대상물의 색도 좌표, 주파장, 자극 순도 및 상관 색온도(Correlated Color Temperature) 등을 의미한다. 본 실시 형태에 따르는 광학 특성 측정 장치(1)는 발광 다이오드(LED : Light Emitting Diode)나 플랫 패널 디스플레이(FPD : Flat Panel Display) 등의 측정에 적용할 수 있다.
광학 특성 측정 장치(1)는 측정기 본체(2)와 처리 장치(100)를 포함한다. 측정기 본체(2)에는 광파이버(4)를 통해 광취출부(6)가 접속되어 있다. 광취출부(6)에 의해 도입된, 대상물로부터 방사된 광(이하 「측정광」이라고도 칭함)은 광파이버(4)를 통해 측정기 본체(2)로 유도된다.
측정기 본체(2)는, 후술하는 바와 같이 대상물로부터 측정기 본체(2)로 입사하는 측정광을 분광하여, 그것에 포함되는 각 파장 성분의 강도에 따른 검출 결과(신호 강도)를 처리 장치(100)로 출력한다. 후술하는 바와 같이, 측정기 본체(2)는 그 내부에, 측정광을 분광하는 분광기와, 분광기에 의해 분광된 광을 수광하는 광검출기를 포함하고 있다. 특히, 본 실시 형태에 따르는 광검출기는 분광기로부터의 광이 입사하는 범위보다 넓은 범위의 검출면을 갖고 있다. 또한, 처리 장치(100)는 광검출기에 의한 검출 결과를 보정한 후 출력한다. 보다 구체적으로는, 처리 장치(100)는 광검출기의 검출면 중, 분광기로부터의 광의 입사면에 대응하는 검출 영역에서 검출되는 스펙트럼과, 분광기로부터의 광의 입사면과는 다른 검출 영역에서 검출되는 신호 강도를 독립적으로 동시 취득한다. 그리고, 처리 장 치(100)는 스펙트럼의 각 성분값으로부터, 취득된 신호 강도에 기초하여 산출한 보정값을 뺌으로써, 미광에 기인하는 오차 성분 및 광검출기에 흐르는 암전류에 의한 오프셋 성분을 제거한다. 이와 같은 처리를 행함으로써, 대상물로부터의 측정광의 스펙트럼을 보다 단시간에 또한 고정밀도로 측정할 수 있다.
<측정기 본체의 구성>
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따르는 측정기 본체(2)의 개략의 기능 블록도이다. 도 2를 참조하여, 측정기 본체(2)는 셔터(21)와, 슬릿(22)과, 커트 필터(23)와, 분광기(24)와, 광검출기(25)를 포함한다. 이들 구성 요소는 하우징(26) 내에 수납된다. 하우징(26)의 일부에는 광도입구(20)가 형성되어 있다. 광도입구(20)는 광파이버(4)와 접속된다. 광파이버(4)에 의해 유도된 측정광은 하우징(26) 내에 입사하여, 소정의 광축(Ax)을 따라서 전파된다. 광도입구(20)의 측으로부터 차례로, 이 광축(Ax)을 따라서 셔터(21), 슬릿(22), 커트 필터(23) 및 분광기(24)가 배치된다. 즉, 측정광은 슬릿(22) 및 커트 필터(23)를 통과한 후에 분광기(24)에 입사한다.
셔터(21)는 하우징(26)의 외부로부터 하우징(26) 내로 입사하는 광을 차단한다. 즉, 셔터(21)는 광검출기(25)에 의한 검출 결과의 교정 기준이 되는 스펙트럼(이하, 「다크 스펙트럼」이라고도 칭함)을 취득하기 위해, 하우징(26) 내에 광이 입사하지 않는 상태를 만든다. 일례로서, 셔터(21)는 광축(Ax)에 대해 수직 방향으로 변위될 수 있도록 구성되어 있다. 이에 의해, 셔터(21)가 광축(Ax) 상에 존재하는 경우(이하, 「클로즈 위치」라고도 칭함)에는 하우징(26) 내로 입사하는 광은 차단된다. 또한, 하우징(26) 내로 입사하는 광을 차단한 상태에서, 광검출기(25)에서 검출되는 다크 스펙트럼을 측정하는 조작을, 「다크 측정」이라고도 칭한다. 한편, 이 「다크 측정」과 구별하기 위해, 통상의 대상물에 대한 스펙트럼을 측정하는 조작을 「통상 측정」이라고도 칭한다.
한편, 셔터(21)가 광축(Ax)으로부터 이격된 위치에 위치하는 경우(이하, 「오픈 위치」라고도 칭함)에는, 측정광은 하우징(26) 내로 도입된다. 또한, 도 2에는 셔터(21)를 하우징(26) 내에 설치하는 구성에 대해 예시하였지만, 하우징(26)의 외부에 설치해도 좋다. 또한, 측정광을 차단하는 기구에 대해서는 어떤 종류의 구성을 채용해도 좋다.
슬릿(22)은 소정의 검출 분해능을 실현하기 위해, 측정광의 광속 직경(크기)을 조정한다. 일례로서, 슬릿(22)의 각 슬릿 폭은 0.2㎜ 내지 0.05㎜ 정도로 설정된다. 그리고, 슬릿(22)을 통과한 후의 측정광은 커트 필터(23)로 입사한다. 또한, 커트 필터(23)는 슬릿(22)을 통과한 후의 측정광의 포커스 위치와 거의 일치하는 위치에 배치된다.
커트 필터(23)는 하우징(26)으로 도입된 측정광이 분광기(24)에 입사하는 광로인 광축(Ax) 상에 배치된다. 커트 필터(23)는 이 측정광에 포함되는 성분 중, 소정의 차단 파장(α)보다 짧은 파장의 광을 차단한다. 즉, 커트 필터(23)는 소정의 차단 파장(α)보다 긴 파장을 갖는 광만을 투과시킨다. 후술하는 바와 같이, 이 차단 파장(α)은 분광기(24)의 분광 특성의 하한값[파장(fmin)]과 일치시키는 것 이 바람직하다.
분광기(24)는 광축(Ax) 상에 배치되어, 광축(Ax) 상을 따라서 입사하는 측정광을 복수의 파장으로 분리한다. 분광기(24)에서 발생하는 각각의 파장을 갖는 광은 광검출기(25)로 유도된다. 분광기(24)는 일례로서, 브레이즈드 홀로그래픽형(blazed holographic type)이라고 불리는 오목면 회절 격자(그레이팅)로 이루어진다. 이 오목면 회절 격자는 입사하는 측정광을 소정의 파장 간격의 회절광으로 하여, 대응하는 방향으로 반사한다. 그로 인해, 분광기(24)에서 분광된 광(회절광)은 공간적인 퍼짐을 갖고, 광검출기(25)를 향해 방사된다.
또한, 분광기(24)로서는, 상술한 브레이즈드 홀로그래픽형의 오목면 회절 격자 대신에, 플랫 포커스형의 오목면 회절 격자 등의 임의의 회절 격자를 채용할 수 있다.
광검출기(25)는 분광기(24)에 의해 분광된 측정광(회절광)을 수광한다. 그리고, 광검출기(25)는 수광한 측정광에 포함되는 각 파장 성분의 강도를 검출한다. 이 광검출기(25)에 의해 검출된 강도는 각 파장 성분에 대응되어 있다. 그로 인해, 광검출기(25)로부터의 검출 신호는 측정광의 스펙트럼에 상당한다. 광검출기(25)는 대표적으로 포토다이오드 등의 복수의 검출 소자를, 어레이 형상으로 배치한 포토다이오드 어레이(PDA : Photo Diode Array)로 이루어진다. 혹은, 포토다이오드 등의 복수의 검출 소자를 매트릭스 형상으로 배치한 CCD(Charged Coupled Device)라도 좋다. 일례로서, 광검출기(25)는 380㎚ 내지 980㎚의 범위에서 512개(채널)의 파장 성분의 강도를 나타내는 신호를 출력 가능하게 구성된다. 또한, 광검출기(25)는 검출된 광강도의 신호를 디지털 신호로서 출력하기 위한 A/D(Analog to Digital) 변환기나 주변 회로를 포함한다.
<보정 처리의 개요>
이하, 도 1, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 실시 형태에 따르는 광학 특성 측정 장치(1)에 있어서의 보정 처리에 대해 설명한다. 광검출기(25)에 의한 검출 결과는,
(1) 측정광의 측정해야 할 스펙트럼, (2)하우징(26) 내부에서 발생하는 미광에 기인하는 오차 성분, (3) 광검출기(25)에 흐르는 암전류에 의한 오프셋 성분 및 (4) 그 밖의 오차 성분을 포함한다.
미광이라 함은, 하우징(26) 내부에서 난반사된 광, 분광기(24) 표면에서 확산 반사된 광 및 분광기(24)에서 발생한 측정 차수 이외의 차수를 갖는 광을 총칭하는 것이다.
또한, 광검출기(25)는 CCD 등의 반도체 디바이스로 이루어지고, 이와 같은 반도체 디바이스를 구동할 때에는 암전류가 흐른다. 이 암전류에 의해, 광검출기(25)에 의한 검출 결과에는 오프셋 성분을 포함할 수 있다. 또한, 이 암전류의 크기는 주위 온도의 영향을 받기 쉬워, 측정 환경에 기인하여 시간적으로 변동할 수 있다.
따라서, 본 실시 형태에 따르는 광학 특성 측정 장치(1)에서는 광검출기(25)의 검출면에 분광기(24)로부터의 회절광이 입사하는 영역과, 당해 회절광이 입사하지 않는 영역을 형성한다. 그리고, 처리 장치(100)가, 회절광이 입사하는 영역에 서 검출된 검출 결과를, 회절광이 입사하지 않는 영역에서 검출된 검출 결과를 사용하여 보정한다. 즉, 통상 측정의 실행마다 이와 같은 보정을 행함으로써, 미광에 의한 영향 및 암전류에 의한 오프셋 성분을 동적으로 보정할 수 있다. 그로 인해, 미광에 의한 영향 및/또는 암전류에 의한 오프셋 성분이 시간적으로 변동된 경우라도 유효하게 보정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따르는 광검출기(25)의 검출면을 도시하는 모식도이다. 도 3을 참조하여, 분광기(24)는 입사하는 측정광 중, 파장(fmin)으로부터 파장(fmax)의 범위의 파장 성분을 광검출기(25)(도 2)로 유도하도록 광학 설계되어 있는 것으로 한다.
여기서, 커트 필터(23)의 차단 파장(α)은 파장(fmin)과 일치하도록 설정되어 있는 것으로 한다. 이 경우, 파장(fmin)[차단 파장(α)]보다 짧은 파장 성분은 분광기(24)에 입사하지 않게 된다. 그로 인해, 광검출기(25)에 있어서도, 파장(fmin)[차단 파장(α)]보다 짧은 파장 성분은 입사하지 않는다.
따라서, 광검출기(25)의 검출면 중, 파장(fmin)으로부터 파장(fmax)의 범위(이하, 「측정 파장 영역」이라고도 칭함)에 대응하는 영역을 검출 영역(25a)으로 한다. 즉, 검출 영역(25a)은 분광기(24)로부터의 광의 입사면에 대응하는 영역이다. 또한, 검출 영역(25a)에 계속되는 단파장측의 소정 범위(이하, 「보정 파장 영역」이라고도 칭함)를 보정 영역(25b)으로 한다. 또한, 파장(fmin)보다 단파장측의 전 체 범위를 보정 영역(25b)으로서 취급해도 좋지만, 측정광의 영향을 피하기 위해서는, 검출 영역(25a)과 보정 영역(25b) 사이를 소정의 파장 폭만큼 이격하는 것이 바람직하다.
다시 도 2를 참조하여, 하우징(26)의 내부에서 발생하는 미광은 균일하게 확산되어 있다고 간주할 수 있다. 그로 인해, 광검출기(25)의 검출면에 입사하는 미광은 대략 균일하다고 간주할 수 있다. 즉, 검출 영역(25a) 및 보정 영역(25b)을 구성하는 복수의 검출 소자의 각각에 입사하는 미광의 강도는 서로 대략 동일하다.
또한, 검출 영역(25a) 및 보정 영역(25b)은 공통의 광검출기(25) 상에 형성된다. 그로 인해, 검출 영역(25a) 및 보정 영역(25b)에 의한 검출 결과에 포함되는 암전류에 의한 오프셋 성분에 대해서도, 대략 균일하다고 간주할 수 있다.
이상과 같은 고찰에 따르면, 광검출기(25)로부터는, 도 4에 도시한 바와 같은 검출 결과가 출력된다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따르는 광학 특성 측정 장치(1)의 광검출기(25)로부터 출력되는 검출 결과의 일례를 도시하는 개념도이다.
도 4를 참조하여, 광검출기(25)로부터 출력되는 검출 결과는 미광에 기인하는 오차 성분(40)을 포함한다. 이 오차 성분(40)은 검출 가능한 파장 범위에 걸쳐서 균일한 신호 강도를 갖는다고 간주할 수 있다. 또한, 검출 결과는 광검출기(25)에 포함되는 복수의 검출 소자를 흐르는 암전류에 의한 오프셋 성분(50)을 포함한다. 이 오프셋 성분(50)은 주위 온도에 의존하는 동시에, 시간적으로도 변동한다.
또한, 측정 파장 영역에서는 측정광의 스펙트럼에 따른 신호 강도가 나타난다. 한편, 보정 파장 영역에서는 측정광에 따른 신호 강도는 나타나지 않는다.
그로 인해, 검출 영역(25a)(도 3)에서 검출된 측정 스펙트럼의 각 성분값으로부터 보정 영역(25b)(도 3)에서 검출된 신호 강도에 기초하여 산출되는 보정값을 뺌으로써, 미광에 기인하는 오차 성분 및 암전류에 의한 오프셋 성분을 제거할 수 있다. 그 결과, 측정광의 본래의 스펙트럼을 취득할 수 있다. 또한, 복수의 검출 소자를 포함하도록 보정 영역(25b)을 설정하는 것이 바람직하고, 이 경우에는 복수의 신호 강도를 검출할 수 있다. 따라서, 보정값으로서는, 보정 영역(25b)에 포함되는 복수의 검출 소자에서 각각 검출된 신호 강도의 대표값(전형적으로는, 평균값 혹은 중간값)을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에 따르는 광학 특성 측정 장치에서는 하우징(26) 내에 광이 입사하지 않는 상태에 있어서 광검출기(25)에서 검출되는 다크 스펙트럼에 대해서도, 상술한 바와 같이 미광에 기인하는 오차 성분 및 암전류에 의한 오프셋을 제거하는 보정을 한 후, 기준값으로서 저장한다. 이 기준값으로서 저장하는 보정 후의 다크 스펙트럼은, (1) 측정광의 측정값, (2) 하우징(26) 내부에서 발생하는 미광에 기인하는 오차 성분 및 (3) 광검출기(25)에 흐르는 암전류에 의한 오프셋 성분을 포함하지 않는다. 즉, 이 보정 후의 다크 스펙트럼은 검출 소자의 편차 등의 각 장치 고유의 오차 요인을 반영한 것으로 된다.
따라서, 각 측정에 있어서, 광검출기(25)에서 검출된 측정 스펙트럼으로부터, 보정 영역(25b)(도 3)에서 검출된 신호 강도 및 보정 후의 다크 스펙트럼을 각 각 뺌으로써, 측정광의 스펙트럼을 고정밀도로 측정할 수 있다. 또한, 매회의 통상 측정에 있어서는, 미광에 의한 오차 성분 및/또는 암전류에 의한 오프셋 성분의 측정만을 위한, 셔터(21)(도 2)의 개폐가 불필요하므로, 측정에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다.
<처리 장치의 구성>
다시 도 1을 참조하여, 처리 장치(100)는 대표적으로 컴퓨터에 의해 구성된다. 보다 구체적으로는, 처리 장치(100)는 FD(Flexible Disk) 구동 장치(111) 및 CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory) 구동 장치(113)를 탑재하는 컴퓨터 본체(101)와, 모니터(102)와, 키보드(103)와, 마우스(104)를 포함한다. 그리고, 컴퓨터 본체(101)가 미리 저장된 프로그램을 실행함으로써, 상술한 보정 처리를 제공한다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 따르는 처리 장치(100)의 하드웨어 구성을 도시하는 개략 구성도이다. 도 5를 참조하여, 컴퓨터 본체(101)는 도 1에 도시하는 FD 구동 장치(111) 및 CD-ROM 구동 장치(113)에 추가하여, 서로 버스로 접속된, CPU(Central Processing Unit)(105)와, 메모리(106)와, 고정 디스크(107)와, 통신 인터페이스(I/F)부(109)를 포함한다.
FD 구동 장치(111)에는 FD(112)가 장착 가능하고, CD-ROM 구동 장치(113)에는 CD-ROM(114)이 장착 가능하다. 본 실시 형태에 따르는 처리 장치(100)는 CPU(105)가 메모리(106) 등의 컴퓨터 하드웨어를 사용하여, 프로그램을 실행함으로써 실현된다. 일반적으로, 이와 같은 프로그램은 FD(112)나 CD-ROM(114) 등의 기 록 매체에 저장되거나, 혹은 네트워크 등을 통해 유통한다. 그리고, 이와 같은 프로그램은 FD 구동 장치(111)나 CD-ROM 구동 장치(113) 등에 의해 기록 매체로부터 판독되어, 기억 장치인 고정 디스크(107)에 일단 저장된다. 또한, 프로그램은 고정 디스크(107)로부터 메모리(106)에 판독되어, CPU(105)에 의해 실행된다.
CPU(105)는 프로그램된 명령을 순차적으로 실행함으로써, 각종 연산을 실시하는 연산 처리부이다. 메모리(106)는 CPU(105)에서의 프로그램 실행에 따라서 각종 정보를 일시적으로 기억한다.
통신 인터페이스부(109)는 컴퓨터 본체(101)와 측정기 본체(2)(도 1) 사이의 데이터 통신을 중개하기 위한 장치이고, 측정기 본체(2)로부터 송신된 측정 데이터를 나타내는 전기 신호를 수신하여 CPU(105)가 처리 가능한 데이터 형식으로 변환하는 동시에, CPU(105)가 출력한 지령 등을 전기 신호로 변환하여 측정기 본체(2)로 송출한다.
컴퓨터 본체(101)에 접속되는 모니터(102)는 CPU(105)에 의해 산출되는 대상물의 밝기나 색조 등의 산출 결과를 표시하기 위한 표시 장치이며, 일례로서 LCD(Liquid Crystal Display) 또는 CRT(Cathode Ray Tube)이다.
키보드(103)는 입력되는 키에 따른 사용자로부터의 지령을 접수한다. 마우스(104)는 클릭이나 슬라이드 등의 동작에 따른 사용자로부터의 지령을 접수한다.
또한, 컴퓨터 본체(101)에는 필요에 따라서 프린터 등의 다른 출력 장치가 접속되어도 좋다.
<측정 수순>
본 실시 형태에 따르는 광학 특성 측정 장치(1)에 있어서의 보정 처리에 대한 이해를 보다 용이하게 하기 위해, 우선 본 발명의 관련 기술에 관한 측정 수순에 대해 설명한다.
(1. 관련 기술에 관한 처리 수순)
도 6은 본 발명의 관련 기술에 관한 광학 특성 측정 장치에 있어서의 측정 수순을 도시하는 흐름도이다. 또한, 도 6에서는 통상 측정마다 다크 측정을 실행하는 경우의 처리 수순을 도시한다.
도 6을 참조하여, 처리 장치는 측정 개시 지령이 부여되었는지 여부를 판단한다(스텝 S300). 측정 개시 지령이 부여되어 있지 않은 경우(스텝 S300에 있어서 아니오의 경우)에는, 처리 장치는 측정 개시 지령이 부여될 때까지 기다린다. 또한, 측정 개시 지령이 부여되기 전에, 대상물로부터 방사되는 광이 광취출부로 도입되도록, 대상물 및/또는 광취출부의 위치 정렬이 행해진다.
한편, 측정 개시 지령이 부여된 경우(스텝 S300에 있어서 예의 경우)에는, 우선 스텝 S302 및 스텝 S304에 도시하는 다크 측정이 실행된다. 구체적으로는, 처리 장치가 셔터를 클로즈 위치로 구동한다(스텝 S302). 즉, 하우징 내로의 광의 입사가 차단된 상태가 형성된다. 계속해서, 처리 장치는 광검출기에 의해 검출된 스펙트럼을 다크 스펙트럼으로서 취득한다(스텝 S304).
계속해서, 스텝 S306 내지 S310에 나타내는 통상 측정이 실행된다. 구체적으로는 처리 장치가 셔터를 오픈 위치로 구동한다(스텝 S306). 즉, 측정광이 하우징 내에 도입된다. 계속해서, 처리 장치는 광검출기에 의해 검출된 스펙트럼을 측 정 스펙트럼으로서 취득한다(스텝 S308). 또한, 처리 장치는 스텝 S308에 있어서 취득한 측정 스펙트럼의 각 성분값으로부터 스텝 S304에 있어서 취득한 다크 스펙트럼의 대응하는 성분값을 뺌으로써 출력 스펙트럼을 산출한다(스텝 S310). 이 출력 스펙트럼이 검출 결과로서 출력된다.
그 후, 측정 중지 지령이 부여되었는지 여부를 판단한다(스텝 S312). 측정 중지 지령이 부여되어 있지 않은 경우(스텝 S312에 있어서 아니오의 경우)에는, 처리는 스텝 S300으로 복귀된다.
한편, 측정 중지 지령이 부여된 경우(스텝 S312에 있어서 예의 경우)에는, 처리는 종료된다.
(2. 본 실시 형태에 따르는 처리 수순)
본 실시 형태에 따르는 광학 특성 측정 장치(1)에서는, 일련의 통상 측정에 앞서 다크 측정이 실행된다. 그 다크 측정의 실행 후, 대상물에 대한 통상 측정이 실행된다. 이하, 도 7 및 도 8을 참조하여, 그 처리 수순에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 따르는 광학 특성 측정 장치(1)에 있어서의 다크 측정의 처리 수순을 도시하는 흐름도이다. 도 8은 본 발명의 실시 형태에 따르는 광학 특성 측정 장치(1)에 있어서의 통상 측정의 처리 수순을 도시하는 흐름도이다.
도 7을 참조하여, 처리 장치(100)는 다크 측정 개시 지령이 부여되었는지 여부를 판단한다(스텝 S100). 다크 측정 개시 지령이 부여되어 있지 않은 경우(스텝 S100에 있어서 아니오의 경우)에는, 처리 장치(100)는 다크 측정 개시 지령이 부여 될 때까지 기다린다.
한편, 다크 측정 개시 지령이 부여된 경우(스텝 S100에 있어서 예의 경우)에는, 처리 장치(100)는 셔터(21)를 클로즈 위치로 구동한다(스텝 S102). 즉, 하우징(26) 내로의 광의 입사가 차단된 상태가 형성된다. 계속해서, 처리 장치(100)는 광검출기(25)의 검출 영역(25a)에서 검출된 스펙트럼(다크 스펙트럼)과, 광검출기(25)의 보정 영역(25b)에서 검출된 신호 강도를 취득한다(스텝 S104). 계속해서, 처리 장치(100)는 보정 영역(25b)에서 검출된 신호 강도에 기초하여 보정값을 산출한다(스텝 S106). 보다 구체적으로는, 처리 장치(100)는 보정 영역(25b)에서 검출된 복수의 신호 강도의 평균값을 보정값으로서 산출한다.
또한, 처리 장치(100)는 스텝 S104에 있어서 취득된, 검출 영역(25a)에서 검출된 다크 스펙트럼에 포함되는 각 성분값(신호 강도)으로부터, 스텝 S106에 있어서 산출한 보정값을 (일률적으로) 뺌으로서 보정 다크 스펙트럼을 산출한다(스텝 S108). 즉, 처리 장치(100)는 보정 영역(25b)에서 검출된 신호 강도에 기초하여 산출되는 보정값으로, 다크 스펙트럼을 보정함으로써 보정 다크 스펙트럼을 산출한다. 또한, 처리 장치(100)는 스텝 S108에 있어서 산출한 보정 다크 스펙트럼을 저장한다(스텝 S110).
그 후, 처리 장치(100)는 셔터(21)를 오픈 위치로 구동한다(스텝 S112). 이에 의해, 광학 특성 측정 장치(1)는 측정 상태로 된다. 그리고, 다크 측정은 종료된다.
다음에, 도 8을 참조하여, 처리 장치(100)는 측정 개시 지령이 부여되었는지 여부를 판단한다(스텝 S200). 측정 개시 지령이 부여되어 있지 않은 경우(스텝 S200에 있어서 아니오의 경우)에는, 처리 장치(100)는 측정 개시 지령이 부여될 때까지 기다린다. 또한, 측정 개시 지령이 부여되기 전에, 대상물로부터 방사되는 광이 광취출부(6)로 도입되도록, 대상물 및/또는 광취출부(6)의 위치 정렬이 행해진다.
한편, 측정 개시 지령이 부여된 경우(스텝 S200에 있어서 예의 경우)에는, 처리 장치(100)는 광검출기(25)의 검출 영역(25a)에서 검출된 측정 스펙트럼과, 광검출기(25)의 보정 영역(25b)에서 검출된 신호 강도를 취득한다(스텝 S202). 또한, 앞서 실행된 다크 측정의 실행 후에 있어서, 셔터(21)가 오픈 위치로 구동되므로, 광학 특성 측정 장치(1)는 차단부에 상당하는 셔터(21)를 개방한 측정 상태로 되어 있다.
계속해서, 처리 장치(100)는 보정 영역(25b)에서 검출된 신호 강도에 기초하여 보정값을 산출한다(스텝 S204). 보다 구체적으로는, 보정 영역(25b)에서 검출된 복수의 신호 강도의 평균값이 보정값으로서 산출된다.
또한, 처리 장치(100)는 스텝 S202에 있어서 취득된, 검출 영역(25a)에서 검출된 측정 스펙트럼에 포함되는 각 성분값(신호 강도)으로부터, 스텝 S204에 있어서 산출한 보정값을 (일률적으로) 뺌으로써 보정 측정 스펙트럼을 산출한다(스텝 S206). 즉, 처리 장치(100)는 보정 영역(25b)에서 검출된 신호 강도에 기초하여 산출되는 보정값으로, 측정 스펙트럼을 보정함으로써 보정 측정 스펙트럼을 산출한다. 또한, 처리 장치(100)는 스텝 S206에 있어서 산출한 보정 측정 스펙트럼의 각 성분값으로부터, 앞서 실행한 다크 측정(스텝 S108)에 있어서 산출한 보정 다크 스펙트럼의 대응하는 성분값을 뺌으로써, 출력 스펙트럼을 산출한다(스텝 S208). 이 출력 스펙트럼이 검출 결과로서 출력된다.
그 후, 측정 중지 지령이 부여되었는지 여부를 판단한다(스텝 S210). 측정 중지 지령이 부여되어 있지 않은 경우(스텝 S210에 있어서 아니오의 경우)에는, 처리는 스텝 S200으로 복귀된다.
한편, 측정 중지 지령이 부여된 경우(스텝 S210에 있어서 예의 경우)에는, 처리는 종료된다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 따르는 광학 특성 측정 장치(1)에 있어서는, 각 통상 측정에 있어서 다크 측정을 행할 필요가 없다. 그로 인해, 통상 측정에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다.
<제어 구조>
도 9는 본 발명의 실시 형태에 따르는 광학 특성 측정 장치(1)의 처리 장치(100)에 있어서의 제어 구조를 도시하는 개략도이다.
도 9를 참조하여, 본 실시 형태에 따르는 처리 장치(100)는 버퍼(202, 212, 220, 240)와, 보정값 산출부(204)와, 셀렉터(214, 218, 222, 226, 232)와, 감산부(216, 224)와, 메모리(230)를 포함한다. 또한, 도 9에는 일례로서, 측정 파장 영역에 대응하는 검출 영역(25a)(도 3)이 N개의 검출 소자를 갖고, 보정 파장 영역에 대응하는 보정 영역(25b)이 4개의 검출 소자를 갖는 경우에 대응하는 제어 구조를 도시한다.
광검출기(25)의 검출 영역(25a)에서 검출된 값(각 파장의 신호 강도)은 버퍼(212)에 일시적으로 저장된다. 또한, 광검출기(25)의 보정 영역(25b)에서 검출된 값(신호 강도)은 버퍼(202)에 일시적으로 저장된다. 버퍼(212)는 검출 영역(25a)에 포함되는 검출 소자의 수에 대응하여, 적어도 구획된 N개의 영역(1ch, 2ch, …, Nch)을 갖는다. 또한, 버퍼(202)는 보정 영역(25b)에 포함되는 검출 소자의 수에 대응하여, 적어도 구획된 4개의 영역(Ach, Bch, Cch, Dch)을 갖는다. 또한, 버퍼(202 및 212)에 저장되는 데이터는 광검출기(25)의 검출 주기(예를 들어, 수msec 내지 수십msec)로 순차적으로 갱신된다. 또한, 채널(ch)은 광검출기(25)에서 검출되는 파장에 대응되어 있다.
보정값 산출부(204)는 버퍼(202)에 저장되는 보정 영역(25b)에서 검출된 신호 강도에 기초하여 보정값(ΔM)을 산출한다. 구체적으로는, 보정값 산출부(204)는 버퍼(202)에 저장되어 있는 4개의 신호 강도의 평균값(혹은, 중간값)을 보정값(ΔM)으로서 산출한다.
셀렉터(214) 및 감산부(216)는 검출 영역(25a)에서 검출된, 다크 스펙트럼 혹은 측정 스펙트럼의 각 성분값으로부터 보정값(ΔM)을 뺀다. 보다 구체적으로는, 셀렉터(214)는 클럭 신호(CLOCK)에 따라서, 버퍼(212)에 저장되어 있는 각 파장(채널)의 신호 강도를 순차적으로 판독하여, 감산부(216)로 출력한다. 감산부(216)는 셀렉터(214)로부터 입력되는 신호 강도로부터 보정값(ΔM)을 빼고, 그 결과를 셀렉터(218)로 출력한다. 따라서, 감산부(216)로부터는 버퍼(212)에 저장되는 각 파장의 신호 강도에 대해, 보정값(ΔM)이 빠진 결과가 출력된다.
셀렉터(218)는 광학 특성 측정 장치(1)의 상태(다크 측정 혹은 통상 측정) 및 셔터(21)의 개폐 상태 등에 따라서, 취득된 스펙트럼이 다크 스펙트럼인지, 혹은 측정 스펙트럼인지를 판단한다. 그리고, 셀렉터(218)는 셀렉터(214)와 공통의 클럭 신호(CLOCK)에 따라서, 감산부(216)로부터 출력되는 결과값을 버퍼(220) 및 메모리(230)의 어느 한쪽에 순차적으로 저장한다.
버퍼(220)는 보정 측정 스펙트럼을 일시적으로 저장하고, 메모리(230)는 보정 다크 스펙트럼을 불휘발적으로 저장한다. 또한, 보정 다크 스펙트럼은 다크 측정의 완료 후, 새로운 다크 측정이 실행될 때까지의 동안, 통상 측정에 있어서 반복해서 사용되므로, 불휘발적으로 저장되는 것이 바람직하다.
즉, 다크 측정 시에는 버퍼(212)에 다크 스펙트럼을 나타내는 각 파장의 신호 강도가 저장된다. 이 경우에는, 셀렉터(218)는 감산부(216)에 의해 일률적으로 보정값(ΔM)을 뺌으로써 얻어지는 결과를, 메모리(230)에 순차적으로 저장한다. 한편, 통상 측정 시에는 버퍼(212)에 측정 스펙트럼을 나타내는 각 파장의 신호 강도가 저장된다. 이 경우에는, 셀렉터(218)는 감산부(216)에 의해 일률적으로 보정값(ΔM)을 뺌으로써 얻어지는 결과를, 버퍼(220)에 순차적으로 저장한다. 즉, 버퍼(212)에 저장되는 스펙트럼의 각 파장의 신호 강도를 A(i){단, 1 ≤ i ≤ n}로 하면, 버퍼(220) 또는 메모리(230)에 저장되는 보정 후의 스펙트럼 B(i)는 이하와 같이 나타낼 수 있다.
B(i) ＝ A(i) － ΔM{단, 1 ≤ i ≤ n}
또한, 셀렉터(214)와 셀렉터(218)는 클럭 신호(CLOCK)에 따라서 동기한다. 그로 인해, 예를 들어 버퍼(212)의 1ch로부터 판독된 신호 강도는 버퍼(220)의 1ch 또는 메모리(230)의 1ch에 저장된다.
셀렉터(222, 226, 232) 및 감산부(224)는 보정 측정 스펙트럼의 각 성분값으로부터 보정 다크 스펙트럼의 대응하는 성분값을 빼서 출력 스펙트럼을 산출한다. 보다 구체적으로는, 셀렉터(222)는 클럭 신호(CLOCK)에 따라서 버퍼(220)에 저장되어 있는 보정 측정 스펙트럼의 각 파장(채널)의 신호 강도를 순차적으로 판독하여 감산부(224)로 출력한다. 마찬가지로, 셀렉터(232)는 셀렉터(222)와 공통의 클럭 신호(CLOCK)에 따라서, 메모리(230)에 저장되어 있는 보정 다크 스펙트럼의 각 파장(채널)의 신호 강도를 순차적으로 판독하여 감산부(224)로 출력한다. 감산부(224)는 셀렉터(222)로부터 입력되는 신호 강도로부터, 셀렉터(232)로부터 입력되는 신호 강도를 빼고, 그 결과를 셀렉터(226)로 출력한다. 또한, 셀렉터(222)와 셀렉터(232)는 클럭 신호(CLOCK)에 따라서 동기하여 동작한다.
셀렉터(226)는 셀렉터(222 및 232)와 공통의 클럭 신호(CLOCK)에 따라서, 감산부(224)로부터 출력되는 결과값을 버퍼(240)에 순차적으로 저장한다.
따라서, 버퍼(240)에는 보정 측정 스펙트럼의 각 성분값으로부터 보정 다크 스펙트럼의 대응하는 성분값을 뺀 결과가 저장된다. 즉, 버퍼(220)에 저장되는 보정 측정 스펙트럼의 각 파장의 신호 강도를 S(i){단, 1 ≤ i ≤ N}로 하고, 메모리(230)에 저장되는 보정 다크 스펙트럼의 각 파장의 신호 강도를 D(i){단, 1 ≤ i ≤ N}로 하면, 버퍼(240)에 저장되는 출력 스펙트럼 M(i)은 이하와 같이 나타낼 수 있다.
M(i) ＝ S(i) － D(i){단, 1 ≤ i ≤ N}
그리고, 이 버퍼(240)에 저장되는 출력 스펙트럼이 측정 결과로서 출력된다.
도 9에 도시하는 제어 구조는, 전형적으로 CPU(105)(도 5)가 고정 디스크(107)(도 5) 등에 저장되어 있는 프로그램을 메모리(106)(도 5)에 전개하여 실행함으로써 제공된다. 또한, 도 9에 도시하는 제어 구조의 일부 혹은 전부를 하드웨어에 의해 제공해도 좋다.
또한, 도 9에는 파장마다의 신호 강도에 대해, 직렬적인 연산 처리를 채용한 구성에 대해 예시하였지만, 스펙트럼끼리를 일괄하여 감산하는 등의 병행적인 연산 처리를 채용해도 좋다. 또한, 상술한 바와 같은 산술 연산 처리를 실현할 수 있는 것이면, 어떤 연산 방법을 채용해도 좋다.
<측정예>
상술한 본 실시 형태에 따르는 광학 특성 측정 장치(1)의 미광 등에 기인하는 오차에 대한 저감 효과에 대해, 실제로 측정한 결과의 일례를 이하에 도시한다.
미광의 영향을 평가하는 방법으로서, 일본 공업 규격 JIS Z8724 : 1997 「색의 측정 방법-광원색」에는 분광 측광기의 「미광」의 성능의 조건이 규정되어 있다. 이 JIS 규격에 따라서 본 실시 형태에 따르는 보정 처리에 관한 미광에 의한 오차의 배제 성능에 대해 평가를 행하였다. 또한, 비교 대상으로서, 본 실시 형태에 따르는 보정 처리를 적용하지 않았던 경우의 측정 결과에 대해서도 도시한다. 또한, 보정 처리를 적용하지 않은 경우라도, 상술한 도 6에 도시하는 측정 수순과 마찬가지로, 광검출기(25)의 검출값으로부터 암전류에 의한 오프셋 성분을 제외하 는 보정 처리는 실행하였다.
상기 JIS 규격에 있어서는, 측정광의 광원으로서 텅스텐 전구를 사용하여 미광을 평가하는 것이 규정되어 있다. 그 구체적인 수순으로서는, 우선 텅스텐 전구로부터 방사된 광을 대상으로 한 경우에 있어서의 광검출기로부터의 출력(레퍼런스값)을 취득한다. 다음에, 투과 한계 파장이 각각 500±5(㎚), 560±5(㎚), 660±5(㎚)인 샤프 커트 필터를, 텅스텐 전구로부터 방사된 광의 입사광로에 삽입한 경우에 광검출기로부터의 출력을 각각 취득한다. 또한, 평가되는 출력은 각각 450(㎚), 500(㎚), 600(㎚)에 있어서의 값이다. 최종적으로, 각각의 출력의 레퍼런스값에 대한 비율을, 미광을 평가하는 값(미광률)으로서 산출한다.
또한, 본 측정예에 있어서는, 투과 한계 파장이 각각 495(㎚), 550(㎚), 665(㎚)의 3개의 샤프 커트 필터를 사용하여 평가하였다.
도 10은 본 발명의 실시 형태에 따르는 광학 특성 측정 장치(1)에 대한 미광 평가 결과의 일례를 나타내는 도면이다. 도 11a 내지 도 11c는 도 10에 도시하는 스펙트럼의 부분적인 확대도를 도시한다.
도 10에는 어떤 커트 필터도 삽입하고 있지 않은 상태(레퍼런스)와, 각각의 샤프 커트 필터를 삽입한 상태에 대한 측정예를 도시한다. 도 10에 도시한 바와 같이, 각각 샤프 커트 필터를 삽입함으로써, 대응하는 투과 한계 파장보다 짧은 파장이 차단되어 있는 것을 알 수 있다.
도 11a에는 투과 한계 파장이 495(㎚)인 샤프 커트 필터를 삽입한 경우에 있어서, 보정 처리의 유무에 의한 450(㎚) 근방의 신호 강도의 차이를 나타낸다. 또 한, 도 11b에는 투과 한계 파장이 550(㎚)인 샤프 커트 필터를 삽입한 경우에 있어서, 보정 처리의 유무에 의한 550(㎚) 근방의 신호 강도의 차이를 나타낸다. 또한, 도 11c에는 투과 한계 파장이 665(㎚)인 샤프 커트 필터를 삽입한 경우에 있어서, 보정 처리의 유무에 의한 600(㎚) 근방의 신호 강도의 차이를 나타낸다.
도시하는 어느 예에 있어서도, 본 실시 형태에 따르는 보정 처리를 적용함으로써, 출력이 제로값에 근접한 것을 알 수 있다.
이상과 같은 결과를 정리하면, 이하에 나타내는 표와 같이 된다. 또한, 표 중에 있어서의 「저감률」은 보정 처리를 적용하지 않은 경우의 미광률에 대한 보정 처리가 적용된 경우의 미광률의 크기의 비를 나타낸다.
Figure 112009062795428-PAT00001
상기 표에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에 따르는 보정 처리를 적용함으로써, 미광률을 절반 이하로 저감시킬 수 있는 것을 알 수 있다.
<본 실시 형태에 있어서의 작용 효과>
본 발명의 실시 형태에 따르면, 광검출기(25)의 검출면에 분광기(24)에서 분광된 광이 입사하는 영역[검출 영역(25a)]과, 분광기(24)에서 분광된 광이 입사하지 않는 영역[보정 영역(25b)]이 형성된다. 측정 시에 있어서, 검출 영역(25a) 및 보정 영역(25b)으로부터 각각 스펙트럼 및 강도값이 동시에 취득된다. 그리고, 보정 영역(25b)에서 검출된 강도값에 기초하여 보정값이 산출된다. 또한, 검출 영 역(25a)에서 검출된 스펙트럼의 각 성분값(각 파장의 신호 강도)으로부터 이 산출된 보정값이 감산됨으로써 보정 후의 스펙트럼이 산출된다.
상술한 바와 같은 보정값은 하우징 내부에서 발생하는 미광에 기인하는 오차 성분과, 광검출기(25)에 흐르는 암전류에 의한 오프셋 성분을 반영한 값으로 된다. 그로 인해, 검출 영역(25a)에서 검출된 스펙트럼을 이와 같은 보정값으로 보정함으로써, 본래의 측정광의 스펙트럼을 정확하게 취득할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면, 동일한 광검출기(25) 상에 형성된 검출 영역(25a) 및 보정 영역(25b)으로부터, 각각 스펙트럼 및 강도값이 동시에 취득된다. 그로 인해, 하우징 내부에서 발생하는 미광에 기인하는 오차 성분 및/또는 광검출기(25)에 흐르는 암전류에 의한 오프셋 성분이 시간적으로 변동되는 경우라도, 이들의 오차 성분을 확실하게 제거할 수 있다. 즉, 주위 온도 등의 환경 요인에 의한 외란에 대한 오차를 보다 확실하게 제거할 수 있다.
또한, 하우징 내부에서 발생하는 미광에 기인하는 오차 성분 및/또는 광검출기(25)에 흐르는 암전류에 의한 오프셋 성분을 취득하기 위해, 다크 측정을 행할 필요가 없다. 그로 인해, 측정마다 셔터(1)를 개폐할 필요가 없으므로, 측정에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면, 상술한 바와 같은 보정을 행한 후의 다크 스펙트럼(보정 다크 스펙트럼)을 사용하여 보정을 더 행한다. 그로 인해, 측정 결과로서 출력되는 스펙트럼은 미광에 기인하는 오차 성분 및 암전류에 의한 오프셋 성분 이외의 오차 성분이 제거된 것으로 된다. 그로 인해, 대상물의 스펙트 럼을 보다 고정밀도로 측정할 수 있다.
[제1 변형예]
상술한 실시 형태에 있어서는, 통상 측정 전에 다크 측정을 행하여 다크 스펙트럼 및 보정 다크 스펙트럼을 미리 취득하는 구성에 대해 예시하였다. 본 변형예에서는 이 다크 측정을 생략할 수 있는 구성에 대해 예시한다.
<장치 전체 구성>
도 12는 본 발명의 실시 형태의 제1 변형예에 따르는 측정기 본체(2#)의 개략의 기능 블록도이다. 도 12에 도시하는 측정기 본체(2#)는 도 2에 도시하는 측정기 본체(2)로부터 셔터(21)를 제거한 것에 상당한다. 측정기 본체(2#)의 그 밖의 부위는 측정기 본체(2)와 마찬가지이므로, 상세한 설명은 반복하지 않는다.
<다크 스펙트럼의 특성>
우선, 광검출기(25)의 다크 스펙트럼의 특성에 대해 실제로 측정한 결과에 대해 예시한다.
(1. 온도 의존성)
도 13은 본 발명의 실시 형태에 따르는 다크 측정 결과의 온도 의존성을 나타내는 도면이다. 도 13에 나타내는 측정 결과는 항온층 내에 측정기 본체를 배치하여, 항온층 내의 온도를 변화시킨 경우에 얻어진 출력의 시간적 변화를 나타낸다. 보다 구체적으로는, 항온층 내의 온도를 당초 10℃로 설정해 두고, 측정 개시로부터 30분 경과 후에, 항온층 내의 온도를 20℃로 변경하였다. 또한, 도 13에는 다크 스펙트럼(보정 처리 없음) 및 보정 다크 스펙트럼(보정 처리 있음)의 양쪽의 측정 결과를 나타낸다. 또한, 광검출기(25)의 노광 시간은 20sec로 하였다. 다크 스펙트럼 및 보정 다크 스펙트럼의 스펙트럼 폭은 250 내지 750㎚로 하고, 이들 스펙트럼에 있어서의 50㎚마다의 출력값의 평균값을 측정 결과로 하였다.
도 13에 도시한 바와 같이, 다크 스펙트럼(보정 처리 없음)에 대해서는, 주위 온도 변화의 영향을 받아 출력값이 변동되어 있는 것을 알 수 있다. 이에 대해, 보정 다크 스펙트럼(보정 처리 있음)에 대해서는, 주위 온도 변화의 영향을 거의 받고 있지 않은 것을 알 수 있다.
도 14a 내지 도 14c는 본 발명의 실시 형태에 따르는 다크 스펙트럼의 온도 의존성을 나타내는 측정 결과이다. 도 15a 내지 도 15c는 도 14a 내지 도 14c에 도시하는 다크 스펙트럼으로부터 얻어지는 다크 패턴을 도시하는 도면이다.
도 14a에는 주위 온도가 10℃인 경우의 다크 스펙트럼을 도시하고, 도 14b에는 주위 온도가 20℃인 경우의 다크 스펙트럼을 도시하고, 도 14c에는 주위 온도가 30℃인 경우의 다크 스펙트럼을 도시한다. 또한, 광검출기(25)의 노광 시간은 도 13과 같이 20sec로 하였다.
도 14a 내지 도 14c에 도시하는 다크 스펙트럼을 비교하면, 동일한 파장에 대응하는 진폭의 절대값이 다른 것을 알 수 있다. 즉, 다크 스펙트럼은 주위 온도에 따라서 그 특성이 영향을 받고 있는 것을 알 수 있다.
도 15a 내지 도 15c는 도 14a 내지 도 14c에 도시되는 각각의 다크 스펙트럼의 각 성분값(각 파장의 신호 강도)을, 대응하는 다크 스펙트럼의 가장 짧은 파장의 성분값(신호 강도)으로 제산한 결과를 나타낸다. 즉, 도 15a 내지 도 15c는 도 14a 내지 도 14c의 다크 스펙트럼을 규격화한 파장 특성(실제의 진폭을 나타내는 다크 스펙트럼과는 구별하기 위해, 「다크 패턴」이라고 칭함)을 나타낸다.
도 15a 내지 도 15c에 도시하는 다크 패턴을 비교하면, 거의 동일한 변화 특성을 갖고 있는 것을 알 수 있다.
상기에 나타내는 측정 결과에 따르면, 광검출기(25)가 출력하는 다크 스펙트럼은 주위 온도에 의존하여 그 특성을 변화시키지만, 다크 패턴은 주위 온도에 의하지 않고 거의 동일한 특성을 나타낸다고 할 수 있다.
(2. 노광 시간 의존성)
도 16은 본 발명의 실시 형태에 따르는 다크 측정 결과의 노광 시간 의존성을 나타내는 측정 결과를 도시하는 도면이다. 도 17a 내지 도 17c는 본 발명의 실시 형태에 따르는 다크 측정 결과의 노광 시간 의존성을 나타내는 다른 측정 결과를 도시하는 도면이다.
도 16에 도시하는 측정 결과는 광검출기(25)의 주위 온도를 일정하게 유지한 상태에서, 노광 시간을 200msec 및 2000msec의 각각으로 설정한 경우에 얻어진 다크 스펙트럼을 도시한다.
도 16에 도시한 바와 같이, 노광 시간이 길어질수록, 광검출기(25)에 입사하는 광에너지의 양이 증대되므로, 측정되는 다크 스펙트럼의 진폭도 커져 있는 것을 알 수 있다.
다음에, 도 17a에는 광검출기(25)의 노광 시간이 2000msec인 경우의 다크 스펙트럼을 도시하고, 도 17b에는 광검출기(25)의 노광 시간이 200msec인 경우의 다 크 스펙트럼을 도시하고, 도 17c에는 광검출기(25)의 노광 시간이 20msec인 경우의 다크 스펙트럼을 도시한다. 또한, 어떤 경우에 대해서도, 광검출기(25)의 주위 온도는 일정하게 하였다.
도 17a 내지 도 17c에 도시하는 다크 스펙트럼을 비교하면, 노광 시간에 의존하여 진폭의 크기가 변동되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도 17b 및 도 17c에 도시한 바와 같이, 상대적으로 노광 시간이 짧아지면, 검출되는 신호 강도의 절대값 자체가 작아지므로, 스펙트럼의 특성이 명료하게는 나타나 있지 않다.
상기에 나타내는 측정 결과에 따르면, 광검출기(25)가 출력하는 다크 스펙트럼은, 노광 시간에 의존하여 그 특성을 변화시킨다고 할 수 있다. 또한, 다크 스펙트럼은 주로 광검출기(25)의 출력에 포함되는 암전류에 의존하는 것이다. 그리고, 광검출기(25)의 암전류는 광검출기(25)가 활성화되어 있는 기간, 즉 축적되는 전하의 양에 의존한다. 그로 인해, 원리적으로는, 다크 스펙트럼의 진폭은 광검출기(25)의 노광 시간의 로그값에 비례한다고 할 수 있다.
<보정 처리의 개요>
본 변형예에 따르는 광학 특성 측정 장치(1A)는 상술한 실시 형태에 따르는 광학 특성 측정 장치(1)와 마찬가지로, 보정 측정 스펙트럼의 각 성분값으로부터 보정 다크 스펙트럼의 대응하는 성분값을 뺌으로써 출력 스펙트럼을 산출한다.
도 18은 본 발명의 실시 형태의 제1 변형예에 따르는 광학 특성 측정 장치(1A)에 의한 측정예를 도시하는 도면이다. 도 18에는 약 380㎚를 최단 파장으로 하는 측정광을 대상으로 한 경우의 측정예를 나타낸다. 즉, 측정광의 최단 파장보 다 짧은 파장 영역에서는, 미광 보정 후의 측정 결과(보정 측정 스펙트럼 signal')는 제로로 되어야 하지만, 실제로는 상술한 바와 같은 다양한 요인에 의해, 제로로 되지는 않는다. 그로 인해, 보정 측정 스펙트럼(signal')을 보정 다크 스펙트럼(dark')으로 보정함으로써, 보다 본래의 측정값을 반영한 결과(signal'-dark')를 얻을 수 있다.
본 변형예에 도시하는 광학 특성 측정 장치는, 상술한 바와 같은 산출 처리에 필요한 보정 다크 스펙트럼을, 다크 측정을 행하지 않고 동적으로 결정한다. 이에 의해, 보다 단시간에 통상 측정을 개시할 수 있다.
보다 구체적으로는, 광검출기(25)의 노이즈 특성을 나타내는, 보정 다크 패턴을 미리 준비해 두고, 이 보정 다크 패턴에 통상 측정 시에 측정된 진폭을 곱하여 보정 다크 스펙트럼을 결정(추정)한다. 이와 같이 결정되는 보정 다크 패턴은 통상 측정 시의 주위 온도를 반영한 것으로 된다. 상술한 바와 같이, 보정 다크 스펙트럼의 진폭(신호 강도)은 노광 시간에 따라서 변동되므로, 본 변형예에 있어서는, 광검출기(25)에 있어서 설정 가능한 복수의 노광 시간에 대응시켜, 복수의 보정 다크 패턴을 준비하는 구성을 채용한다. 즉, 각 통상 측정에 있어서, 광검출기(25)에 설정되어 있는 노광 시간에 대응하는 1개의 보정 다크 패턴이 선택되고, 이 선택된 보정 다크 패턴에 기초하여 보정 다크 스펙트럼이 결정된다.
또한, 후술하는 바와 같이, 공통의 보정 다크 패턴을 준비해 두고, 통상 측정 시의 주위 온도 및 노광 시간을 반영하도록, 보정 다크 스펙트럼을 결정해도 좋다.
<제어 구조>
도 19는 본 발명의 실시 형태의 제1 변형예에 따르는 광학 특성 측정 장치의 처리 장치(100A)에 있어서의 제어 구조를 도시하는 개략도이다.
도 19를 참조하여, 본 변형예에 따르는 처리 장치(100A)는 도 9에 도시하는 처리 장치(100)에 비교하여, 보정 다크 패턴 저장부(260)와, 셀렉터(262, 268)와, 승산부(264)를 더 추가한 것에 상당한다. 이들의 부위는 상술한 보정 다크 스펙트럼을 동적으로 결정한다.
보다 구체적으로는, 보정 다크 패턴 저장부(260)는 광검출기(25)에 설정 가능한 복수의 노광 시간 외에 별도로, 복수의 보정 다크 패턴(261)을 기억한다. 각 보정 다크 패턴(261)은 검출 영역(25a)에 포함되는 검출 소자의 수에 대응하여, 적어도 구획된 N개의 성분값(1ch, 2ch, …, Nch)에 의해 정의된다.
셀렉터(262) 및 승산부(264)는 협동하여, 보정 다크 스펙트럼을 동적으로 결정한다. 보다 구체적으로는, 셀렉터(262)는 보정 다크 패턴 저장부(260)에 기억되어 있는 복수의 보정 다크 패턴(261) 중, 광검출기(25)에 설정되어 있는 노광 시간에 대응하는 보정 다크 패턴(261)을 선택한다. 셀렉터(262)는 클럭 신호(CLOCK)에 따라서, 선택되어 있는 보정 다크 패턴(261)의 성분값(비율)을 순차적으로 판독하여 승산부(264)로 출력한다.
승산부(264)는 셀렉터(262)로부터 입력되는 성분값(비율)에 보정값(ΔM)을 곱하여 보정 다크 스펙트럼을 산출한다. 즉, 본 변형예에 있어서는, 주위 온도를 반영하는 파라미터로서 보정값(ΔM)을 사용한다. 이는 보정값(ΔM)이 측정광과는 독립된 미광의 값을 반영한 것이고, 이 미광의 크기가 대략 일정하다고 하면, 보정값(ΔM)의 진폭의 변동 요인은 주위 온도의 영향에 의한 것이라고 간주할 수 있기 때문이다. 따라서, 광검출기(25)에 설정되어 있는 노광 시간에 대응하는 보정 다크 패턴(261)에 보정값(ΔM)을 곱함으로써, 목적으로 하는 보정 다크 스펙트럼을 결정(추정)할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 복수의 보정 다크 패턴(261)은 보정값(ΔM)으로 규격화된 값으로서 미리 실험적으로 취득된다. 이들 복수의 보정 다크 패턴(261)은 광검출기(25)에 고유한 값으로 되는 경우도 많다고 생각된다. 그로 인해, 예를 들어 본 변형예에 따르는 측정기 본체(2)의 완성 검사 시 등에 실제로 측정함으로써, 복수의 보정 다크 패턴(261)을 결정해도 좋다.
즉, 보정 다크 패턴 저장부(260)에 저장되는 보정 다크 패턴(261)의 각 파장의 성분값을 P(i){단, 1 ≤ i ≤N}로 하면, 메모리(230)에 저장되는 보정 다크 스펙트럼의 각 파장의 신호 강도 D(i){단, 1 ≤ i ≤ N}는 이하와 같이 나타낼 수 있다.
D(i) ＝ ΔM × P(i){단, 1 ≤ i ≤ N}
셀렉터(268)는 셀렉터(262)와 공통의 클럭 신호(CLOCK)에 따라서, 승산부(264)로부터 출력되는 보정 다크 스펙트럼의 각 성분값을 메모리(230)에 순차적으로 저장한다.
이상과 같이, 메모리(230)에 보정 다크 스펙트럼의 각 성분값이 저장된 후의 동작으로서는, 상술한 도 9에 도시하는 처리 장치(100)와 마찬가지이므로, 상세한 설명은 반복하지 않는다.
<측정 수순>
상술한 바와 같이, 본 변형예에 따르는 광학 특성 측정 장치(1A)에서는 미리 준비되는 보정 다크 패턴을 사용하여 보정 다크 스펙트럼을 산출하므로, 상술한 바와 같은 다크 측정을 필요로 하지 않는다. 이하, 도 20을 참조하여, 본 변형예에 따르는 측정 수순에 대해 설명한다.
도 20은 본 발명의 실시 형태의 제1 변형예에 따르는 광학 특성 측정 장치(1A)에 있어서의 측정 수순을 도시하는 흐름도이다.
도 20을 참조하여, 처리 장치(100A)는 측정 개시 지령이 부여되었는지 여부를 판단한다(스텝 S400). 측정 개시 지령이 부여되어 있지 않은 경우(스텝 S400에 있어서 아니오의 경우)에는, 처리 장치(100A)는 측정 개시 지령이 부여될 때까지 기다린다. 또한, 측정 개시 지령이 부여되기 전에 대상물로부터 방사되는 광이 광취출부(6)로 도입되도록, 대상물 및/또는 광취출부(6)의 위치 정렬이 실행된다.
한편, 측정 개시 지령이 부여된 경우(스텝 S400에 있어서 예의 경우)에는, 처리 장치(100A)는 광검출기(25)의 검출 영역(25a)에서 검출된 측정 스펙트럼과, 광검출기(25)의 보정 영역(25b)에서 검출된 신호 강도를 취득한다(스텝 S402). 또한, 처리 장치(100A)는 보정 영역(25b)에서 검출된 신호 강도에 기초하여, 보정값을 산출한다(스텝 S404). 보다 구체적으로는, 보정 영역(25b)에서 검출된 복수의 신호 강도의 평균값이 보정값으로서 산출된다.
계속해서, 처리 장치(100A)는 스텝 S402에 있어서 취득된 검출 영역(25a)에 서 검출된 측정 스펙트럼에 포함되는 각 성분값(신호 강도)으로부터, 스텝 S404에 있어서 산출한 보정값을 (일률적으로) 뺌으로써 보정 측정 스펙트럼을 산출한다(스텝 S406). 즉, 처리 장치(100A)는 보정 영역(25b)에서 검출된 신호 강도에 기초하여 산출되는 보정값이고, 측정 스펙트럼을 보정함으로써 보정 측정 스펙트럼을 산출한다.
병행하여, 처리 장치(100A)는 미리 준비되어 있는 복수의 보정 다크 패턴 중, 설정되어 있는 노광 시간에 대응하는 보정 다크 패턴을 판독한다(스텝 S408). 계속해서, 처리 장치(100A)는 판독한 보정 다크 패턴의 각 성분값에 보정값(ΔM)을 곱함으로써, 보정 다크 스펙트럼을 결정한다(스텝 S410).
계속해서, 처리 장치(100A)는 스텝 S406에 있어서 산출한 보정 측정 스펙트럼의 각 성분값으로부터, 스텝 S410에 있어서 산출한 보정 다크 스펙트럼의 대응하는 성분값을 뺌으로써 출력 스펙트럼을 산출한다(스텝 S412). 이 출력 스펙트럼이 검출 결과로서 출력된다.
그 후, 처리 장치(100A)는 측정 중지 지령이 부여되었는지 여부를 판단한다(스텝 S414). 측정 중지 지령이 부여되어 있지 않은 경우(스텝 S414에 있어서 아니오의 경우)에는, 처리는 스텝 S400으로 복귀된다.
한편, 측정 중지 지령이 부여된 경우(스텝 S414에 있어서 예의 경우)에는, 처리는 종료된다.
이상과 같이, 본 변형예에 따르는 광학 특성 측정 장치(1A)에 있어서는, 미리 다크 측정을 행할 필요가 없다. 그로 인해, 통상 측정에 필요로 하는 시간을 더욱 단축할 수 있다.
<본 실시 형태에 있어서의 작용 효과>
본 변형예에 따르는 광학 특성 측정 장치(1A)에 따르면, 미리 준비되는 보정 다크 패턴에 기초하여 다크 측정에 의해 얻어지는 보정 다크 스펙트럼이 동적으로 결정된다. 그로 인해, 통상 측정에 앞서 다크 측정을 행할 필요가 없다. 이 결과, 측정기 본체의 내부에 침입하는 외란광을 차단하기 위한 셔터(1)를 설치하지 않아도 좋다. 따라서, 측정기 본체의 구성을 더욱 간략화할 수 있는 동시에, 제조 비용을 저감시킬 수도 있다.
[제2 변형예]
상술한 본 발명의 실시 형태의 제1 변형예에 있어서는, 광검출기(25)에 설정 가능한 복수의 노광 시간에 대응시켜 복수의 보정 다크 패턴을 준비하는 구성에 대해 예시하였지만, 공통의 보정 다크 패턴을 준비해 두고, 주위 온도 및 노광 시간을 반영하도록 보정 다크 스펙트럼을 결정해도 좋다. 이하, 이와 같은 공통의 보정 다크 패턴으로부터 보정 다크 스펙트럼을 결정하기 위한 구성에 대해 예시한다.
본 변형예에 따르는 측정기 본체의 구성은 도 12에 도시하는 제1 변형예에 따르는 측정기 본체와 마찬가지이므로, 상세한 설명은 반복하지 않는다.
본 변형예에 따르는 처리 장치에 있어서의 제어 구조는 도 19에 도시하는 제1 변형예에 따르는 처리 장치에 있어서의 제어 구조에 있어서, 보정 다크 스펙트럼을 결정하기 위한 구성이 상이할 뿐이므로, 이 다른 구성에 대해 이하에 설명한다.
도 21은 본 발명의 실시 형태의 제2 변형예에 따르는 광학 특성 측정 장치의 처리 장치에 있어서의 제어 구조의 주요부를 도시하는 개략도이다.
도 21을 참조하여, 본 변형예에 따르는 처리 장치는 공통 보정 다크 패턴 저장부(270)와, 셀렉터(272)와, 로그 연산부(274)와, 승산부(276)와, 셀렉터(268)와, 메모리(230)를 포함한다.
공통 보정 다크 패턴 저장부(270)는 공통의 보정 다크 패턴을 기억한다. 이 공통의 보정 다크 패턴은 검출 영역(25a)에 포함되는 검출 소자의 수에 대응하여, 적어도 구획된 N개의 성분값(1ch, 2ch, …, Nch)에 의해 정의된다.
셀렉터(272), 로그 연산부(274) 및 승산부(276)는 협동하여, 보정 다크 스펙트럼을 동적으로 결정한다. 보정 다크 스펙트럼의 진폭은 광검출기(25)의 노광 시간의 로그값에 비례하므로, 로그 연산부(274) 및 승산부(276)는 공통 보정 다크 패턴을 노광 시간의 로그값으로 보정한다. 동시에, 승산부(276)는 공통 보정 다크 패턴을 보정값(ΔM)으로 보정한다. 이에 의해, 공통 보정 다크 패턴으로부터, 노광 시간 및 측정 시점의 주위 온도를 반영한 보정 다크 스펙트럼을 결정할 수 있다.
보다 구체적으로는, 셀렉터(272)는 공통 보정 다크 패턴 저장부(270)에 저장되어 있는 공통의 보정 다크 패턴의 각 성분값을 순차적으로 판독하여, 승산부(276)로 출력한다. 로그 연산부(274)는 이 광검출기(25)의 노광 시간을 받아, 그 로그값을 출력한다. 승산부(276)는 셀렉터(272)로부터 입력되는 성분값(비율)에, 보정값인 노광 시간의 로그값 및 보정값(ΔM)을 곱하여, 보정 다크 스펙트럼을 산출한다. 이 보정 다크 스펙트럼은 셀렉터(268)를 통해 메모리(230)로 저장된다.
메모리(230)에 보정 다크 스펙트럼의 각 성분값이 저장된 후의 동작으로서는, 상술한 도 9에 도시하는 처리 장치(100)와 마찬가지이므로, 상세한 설명은 반복하지 않는다.
이상과 같이, 본 변형예에 따르는 광학 특성 측정 장치에 있어서는, 미리 공통의 보정 다크 패턴을 준비하는 것만으로 좋으므로, 복수의 보정 다크 패턴을 준비하는 경우에 비교하여, 보다 구성을 간소화할 수 있다.
[제3 변형예]
상술한 본 발명의 실시 형태의 제1 변형예 및 제2 변형예에 있어서는, 보정 다크 스펙트럼을 규격화한 보정 다크 패턴을 미리 취득해 두는 구성에 대해 예시하였지만, 다크 스펙트럼을 규격화한 다크 패턴을 미리 취득해 두도록 해도 좋다. 즉, 광검출기(25)의 노이즈 특성을 나타내는 패턴으로서, 보정 다크 패턴 및 다크 패턴의 어느 것을 채용해도 좋다.
이 경우에는, 예를 들어 상술한 제1 변형예에 따르는 처리 장치(100A)에 있어서의 제어 구조(도 19)에 있어서, 보정 다크 패턴 저장부(260) 대신에, 복수의 노광 시간이 별도로 취득된 복수의 다크 패턴을 기억하는 다크 패턴 저장부가 설치된다. 그리고, 셀렉터(262) 및 승산부(264)에 의해, 다크 스펙트럼이 동적으로 결정된다.
이때, 보정 다크 스펙트럼이 아니라 다크 스펙트럼이 결정되므로, 다크 스펙트럼을 보정 다크 스펙트럼으로 보정하기 위한 처리가 또한 실행된다. 전형적으로는, 도 19에 도시하는 승산부(264)의 후단에, 감산부(216)와 동일한 감산부가 설치 되고, 이 감산부가 승산부(264)에 의해 출력되는 다크 스펙트럼의 각 성분값으로부터 보정값(ΔM)을 뺀다. 이에 의해, 보정 다크 스펙트럼이 얻어진다. 이하의 처리에 대해서는, 상술한 제1 변형예와 마찬가지이므로, 상세한 설명은 반복하지 않는다.
마찬가지로, 상술한 제2 변형예에 따르는 처리 장치에 있어서의 제어 구조(도 21)에 있어서, 공통 보정 다크 패턴 저장부(270) 대신에, 공통의 다크 패턴을 기억하는 공통 다크 패턴 저장부가 설치된다. 그리고, 셀렉터(272), 로그 연산부(274) 및 승산부(276)에 의해 다크 스펙트럼이 동적으로 결정된다. 또한, 결정된 다크 스펙트럼을 보정 다크 스펙트럼으로 보정하기 위한 처리가 또한 실행된다. 전형적으로는, 도 21에 도시하는 승산부(276)의 후단에, 감산부(216)(도 19)와 동일한 감산부가 설치되고, 이 감산부가 승산부(276)에 의해 출력되는 다크 스펙트럼의 각 성분값으로부터 보정값(ΔM)을 뺀다. 이에 의해, 보정 다크 스펙트럼이 얻어진다. 이하의 처리에 대해서는, 상술한 제2 변형예와 마찬가지이므로, 상세한 설명은 반복하지 않는다.
[제4 변형예]
상술한 실시 형태에 있어서는, 측정기 본체(2) 및 처리 장치(100)를 각각 독립된 장치로서 구성하는 경우에 대해 예시하였지만, 양 장치를 일체화하여 구성해도 좋다.
[제5 변형예]
본 발명에 관한 프로그램은 컴퓨터의 오퍼레이팅 시스템(OS)의 일부로서 제 공되는 프로그램 모듈 중, 필요한 모듈을 소정의 배열과 소정의 타이밍으로 호출하여 처리를 실행시키는 것이라도 좋다. 그 경우, 프로그램 자체에는 상기 모듈이 포함되지 않고 OS와 협동하여 처리가 실행된다. 이와 같은 모듈을 포함하지 않는 프로그램도, 본 발명에 관한 프로그램에 포함될 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 프로그램은 다른 프로그램의 일부에 내장되어 제공되는 것이라도 좋다. 그 경우에도 프로그램 자체에는 상기 다른 프로그램에 포함되는 모듈이 포함되지 않고, 다른 프로그램과 협동하여 처리가 실행된다. 이와 같은 다른 프로그램에 내장된 프로그램도 본 발명에 관한 프로그램에 포함될 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 프로그램에 의해 실현되는 기능의 일부 또는 전부를 전용의 하드웨어에 의해 구성해도 좋다.
본 발명을 상세하게 설명하여 도시해 왔지만, 이것은 예시일 뿐이며, 한정으로 해서는 안되고, 본 발명의 정신과 범위는 첨부하는 청구범위에 의해서만 한정되는 것이 명백하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따르는 광학 특성 측정 장치의 외관도를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따르는 측정 장치의 개략의 기능 블록도.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따르는 광검출기의 검출면을 도시하는 모식도.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따르는 광학 특성 측정 장치의 광검출기로부터 출력되는 검출 결과의 일례를 도시하는 개념도.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 따르는 처리 장치의 하드웨어 구성을 도시하는 개략 구성도.
도 6은 본 발명의 관련 기술에 관한 광학 특성 측정 장치에 있어서의 측정 수순을 도시하는 흐름도.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 따르는 광학 특성 측정 장치에 있어서의 다크 측정의 처리 수순을 도시하는 흐름도.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 따르는 광학 특성 측정 장치에 있어서의 통상 측정의 처리 수순을 도시하는 흐름도.
도 9는 본 발명의 실시 형태에 따르는 광학 특성 측정 장치의 처리 장치에 있어서의 제어 구조를 도시하는 개략도.
도 10은 본 발명의 실시 형태에 따르는 광학 특성 측정 장치에 대한 미광 평가 결과의 일례를 도시하는 도면.
도 11a 내지 도 11c는 도 10에 도시하는 스펙트럼의 주요부의 확대도를 도시하는 도면.
도 12는 본 발명의 실시 형태의 제1 변형예에 따르는 측정기 본체의 개략의 기능 블록도.
도 13은 본 발명의 실시 형태에 따르는 다크 측정 결과의 온도 의존성을 도시하는 도면.
도 14a 내지 도 14c는 본 발명의 실시 형태에 따르는 다크 스펙트럼의 온도 의존성을 나타내는 측정 결과를 도시하는 도면.
도 15a 내지 도 15c는 도 14a 내지 도 14c에 도시하는 다크 스펙트럼으로부터 얻어지는 다크 패턴을 도시하는 도면.
도 16은 본 발명의 실시 형태에 따르는 다크 측정 결과의 노광 시간 의존성을 나타내는 측정 결과를 도시하는 도면.
도 17a 내지 도 17c는 본 발명의 실시 형태에 따르는 다크 측정 결과의 노광 시간 의존성을 나타내는 다른 측정 결과를 도시하는 도면.
도 18은 본 발명의 실시 형태의 제1 변형예에 따르는 광학 특성 측정 장치에 의한 측정예를 도시하는 도면.
도 19는 본 발명의 실시 형태의 제1 변형예에 따르는 광학 특성 측정 장치의 처리 장치에 있어서의 제어 구조를 도시하는 개략도.
도 20은 본 발명의 실시 형태의 제1 변형예에 따르는 광학 특성 측정 장치에 있어서의 측정 수순을 도시하는 흐름도.
도 21은 본 발명의 실시 형태의 제2 변형예에 따르는 광학 특성 측정 장치의 처리 장치에 있어서의 제어 구조의 주요부를 도시하는 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 1A : 광학 특성 측정 장치
2 : 측정기 본체
4 : 광파이버
6 : 광취출부
20 : 광도입구
21 : 셔터
22 : 슬릿
23 : 커트 필터
24 : 분광기
25 : 광검출기
25a : 검출 영역
25b : 보정 영역
26 : 하우징
100, 100A : 처리 장치
101 : 컴퓨터 본체
102 : 모니터
103 : 키보드
104 : 마우스
106 : 메모리
107 : 고정 디스크
109 : 통신 인터페이스부
111 : FD 구동 장치
113 : CD-ROM 구동 장치
202, 212, 220, 240 : 버퍼
204 : 보정값 산출부
214, 218, 222, 226, 232, 262 : 셀렉터
216, 224 : 감산부
230 : 메모리
264, 276 : 승산부
270 : 공통 보정 다크 패턴 저장부
274 : 로그 연산부

Claims (9)

  1. 광학 특성 측정 장치이며,
    하우징과,
    상기 하우징 내에 배치된 분광기와,
    상기 하우징의 외부로부터 상기 분광기로 입사하는 광을 차단하기 위한 차단부와,
    상기 하우징 내에 배치되어, 상기 분광기에 의해 분광된 광을 수광하기 위한 광검출기와,
    상기 광검출기에 의한 검출 결과를 출력하기 위한 처리부를 구비하고,
    상기 광검출기는 상기 분광기로부터의 광의 입사면보다 넓은 범위의 검출면을 갖고 있고,
    상기 처리부는,
    상기 하우징에 입사하는 광을 차단한 후, 상기 분광기로부터의 광의 입사면에 대응하는 제1 검출 영역에서 검출된 제1 스펙트럼과, 상기 분광기로부터의 광의 입사면과는 다른 제2 검출 영역에서 검출된 제1 신호 강도를 취득하고,
    상기 제1 스펙트럼의 각 성분값으로부터 상기 제1 신호 강도에 기초하여 산출한 제1 보정값을 뺌으로써 제1 보정 스펙트럼을 산출하고,
    상기 차단부를 개방한 상태에 있어서, 상기 제1 검출 영역에서 검출된 제2 스펙트럼과, 상기 제2 검출 영역에서 검출된 제2 신호 강도를 취득하고,
    상기 제2 스펙트럼의 각 성분값으로부터 상기 제2 신호 강도에 기초하여 산출한 제2 보정값을 뺌으로써 제2 보정 스펙트럼을 산출하고,
    상기 제2 보정 스펙트럼의 각 성분값으로부터 상기 제1 보정 스펙트럼의 대응하는 성분값을 뺌으로써 측정 결과인 출력 스펙트럼을 산출하는, 광학 특성 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하우징으로 도입된 광이 상기 분광기에 입사하는 광로 상에 배치되어, 소정 파장보다 짧은 파장의 광을 차단하기 위한 커트 필터를 더 구비하는, 광학 특성 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2 검출 영역은 상기 제1 검출 영역에 계속되는 단파장측에 형성되는, 광학 특성 측정 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 검출 영역은 복수의 검출 소자를 포함하고,
    상기 제1 보정값은 상기 복수의 검출 소자의 각각에서 검출된 상기 제1 신호 강도의 평균값이고,
    상기 제2 보정값은 상기 복수의 검출 소자의 각각에서 검출된 상기 제2 신호 강도의 평균값인, 광학 특성 측정 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리부는 상기 제1 보정 스펙트럼을 저장하기 위한 기억부를 포함하는, 광학 특성 측정 장치.
  6. 광학 특성 측정 장치이며,
    하우징과,
    상기 하우징 내에 배치된 분광기와,
    상기 하우징 내에 배치되어, 상기 분광기에 의해 분광된 광을 수광하기 위한 광검출기와,
    상기 광검출기에 의한 검출 결과를 출력하기 위한 처리부를 구비하고,
    상기 광검출기는 상기 분광기로부터의 광의 입사면보다 넓은 범위의 검출면을 갖고 있고,
    상기 처리부는,
    상기 분광기로부터의 광의 입사면에 대응하는 제1 검출 영역에서 검출된 측정 스펙트럼과, 상기 분광기로부터의 광의 입사면과는 다른 제2 검출 영역에서 검출된 신호 강도를 취득하고,
    상기 광검출기의 노이즈 특성을 나타내는, 미리 준비된 패턴을 상기 신호 강도에 기초하여 보정함으로써 제1 보정 스펙트럼을 산출하고,
    상기 측정 스펙트럼의 각 성분값으로부터 상기 신호 강도에 기초하여 산출한 보정값을 뺌으로써 제2 보정 스펙트럼을 산출하고,
    상기 제2 보정 스펙트럼의 각 성분값으로부터 상기 제1 보정 스펙트럼의 대 응하는 성분값을 뺌으로써 측정 결과인 출력 스펙트럼을 산출하는, 광학 특성 측정 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 처리부는,
    상기 광검출기에 설정 가능한 복수의 노광 시간에 각각 대응시켜 복수의 패턴을 기억하고 있고,
    상기 제1 보정 스펙트럼을 산출할 때에는, 상기 광검출기에 설정되어 있는 노광 시간에 대응하는 1개의 패턴을 선택하는, 광학 특성 측정 장치.
  8. 광학 특성 측정 방법이며,
    하우징 내에 배치된, 분광기와, 상기 분광기에 의해 분광된 광을 수광하기 위한 광검출기를 포함하는 측정 장치를 준비하는 스텝을 구비하고, 상기 광검출기는 상기 분광기로부터의 광의 입사면보다 넓은 범위의 검출면을 갖고 있고,
    상기 하우징에 입사하는 광을 차단한 상태에서, 상기 분광기로부터의 광의 입사면에 대응하는 제1 검출 영역에서 검출된 제1 스펙트럼과, 상기 분광기로부터의 광의 입사면과는 다른 제2 검출 영역에서 검출된 제1 신호 강도를 취득하는 스텝과,
    상기 제1 스펙트럼의 각 성분값으로부터 상기 제1 신호 강도에 기초하여 산출한 제1 보정값을 뺌으로써 제1 보정 스펙트럼을 산출하는 스텝과,
    차단부를 개방한 상태에 있어서, 상기 제1 검출 영역에서 검출된 제2 스펙트 럼과, 상기 제2 검출 영역에서 검출된 제2 신호 강도를 취득하는 스텝과,
    상기 제2 스펙트럼의 각 성분값으로부터 상기 제2 신호 강도에 기초하여 산출한 제2 보정값을 뺌으로써 제2 보정 스펙트럼을 산출하는 스텝과,
    상기 제2 보정 스펙트럼의 각 성분값으로부터 상기 제1 보정 스펙트럼의 대응하는 성분값을 뺌으로써 측정 결과인 출력 스펙트럼을 산출하는 스텝을 구비하는, 광학 특성 측정 방법.
  9. 광학 특성 측정 방법이며,
    하우징 내에 배치된, 분광기와, 상기 분광기에 의해 분광된 광을 수광하기 위한 광검출기를 포함하는 측정 장치를 준비하는 스텝을 구비하고, 상기 광검출기는 상기 분광기로부터의 광의 입사면보다 넓은 범위의 검출면을 갖고 있고,
    상기 분광기로부터의 광의 입사면에 대응하는 제1 검출 영역에서 검출된 측정 스펙트럼과, 상기 분광기로부터의 광의 입사면과는 다른 제2 검출 영역에서 검출된 신호 강도를 취득하는 스텝과,
    상기 광검출기의 노이즈 특성을 나타내는, 미리 준비된 패턴을 상기 신호 강도에 기초하여 보정함으로써 제1 보정 스펙트럼을 산출하는 스텝과,
    상기 측정 스펙트럼의 각 성분값으로부터 상기 신호 강도에 기초하여 산출한 보정값을 뺌으로써 제2 보정 스펙트럼을 산출하는 스텝과,
    상기 제2 보정 스펙트럼의 각 성분값으로부터 상기 제1 보정 스펙트럼의 대응하는 성분값을 뺌으로써 측정 결과인 출력 스펙트럼을 산출하는 스텝을 구비하 는, 광학 특성 측정 방법.
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