KR20120133608A - 측정물의 간섭영역 획득장치를 구비한 간섭계 및 그 측정방법 - Google Patents

측정물의 간섭영역 획득장치를 구비한 간섭계 및 그 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 간섭계에 있어서 측정물의 간섭영역을 획득하기 위해 간섭영역을 획득하는 장치를 구비한 측정물의 간섭영역 획득장치를 구비한 간섭계에 관한 것으로, 보다 구체적으로 간섭영역을 일으키는 측정물에 별도의 광을 입사시켜 광스폿을 만들고 이 광스폿의 위치를 확인함으로 간섭영역을 보다 빠르고 정확하게 확인하고 측정물의 위치를 제어 할 수 있는 간섭계에 관한 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 임의의 기준점에서 동시에 출발한 광을 하나는 기준면에 입사시키고, 다른 하나는 측정물에 입사 시킨후 반사되는 두 개의 광을 간섭시켜 측정물의 높이를 측정하는 간섭계에 있어서, 상기 간섭계는 측정물의 상단에 배치된 대물렌즈와 간섭무늬를 획득하는 CCD 카메라의 중심을 연결하는 축인 간섭계의 광축을 갖고, 하나의 광원과, 상기 하나의 광원을 두 개로 나누는 광분할기와, 상기 광분할기에서 두 개로 나누어진 광을 상기 간섭계의 광축의 양쪽에서 측정하고자 하는 면에 입사시키기 위해 광경로를 변경하는 미러들과, 상기 미러를 통해 측정물에 입사시킨 광의 거동을 관찰하는 감지수단으로 구성된다.

Description

측정물의 간섭영역 획득장치를 구비한 간섭계 및 그 측정방법{Interferometer with acquiring interference position device of Measure object}
본 발명은 간섭계에 있어서 측정물의 간섭영역을 획득하기 위해 간섭영역을 획득하는 장치를 구비한 측정물의 간섭영역 획득장치를 구비한 간섭계에 관한 것으로, 보다 구체적으로 간섭영역을 일으키는 측정물에 별도의 광을 입사시켜 광스폿을 만들고 이 광스폿의 위치를 확인함으로 간섭영역을 보다 빠르고 정확하게 확인하고 측정물의 위치를 제어 할 수 있는 간섭계에 관한 것이다.
간섭계란 임의의 기준점에서 동시에 출발한 광이 각기 다른 광경로(Optical Path)를 이동한 후 합쳐질 때 두 광이 지난 거리차(Optical Path Difference)에 따른 물리적 현상이 빛의 밝고 어두운 형태로 표현되는 간섭무늬를 통해 여러 가지 정보를 획득하는 장치이다. 이중 한 개의 광을 기준광이라고 하는데, 이것은 고품위로 가공된 기준면(Reference Plane)에 입사되고, 다른 광은 측정광이라고 하며 측정하고자 하는 면에 조사된다. 기준면은 완벽한 평면으로 정의할 수 있으므로 백색광 및 광위상 간섭계의 카메라를 통해 획득되는 영상의 간섭신호는 측정하고자 하는면의 높이정보가 이 기준면에 대한 상대적인 높이 정보로 포현된다.
간섭계는 이러한 높이정보를 통해 반도체 웨이퍼, LCD 기판, 경면 등 초정밀 표면측정에 사용되어 왔다.
그러나 이러한 간섭계에서 광원을 백색광으로 사용할 경우 간섭무늬를 얻을 수 있는 영역은 단지 몇 마이크로미터 이내에서만 가능하므로, 간섭무늬가 존재하는 위치를 찾기 위해서는 측정물의 위치 선정에 많은 시행착오가 필요하다.
따라서 간섭계에서 백색광을 광원으로 사용하는 경우에서는 손쉽게 간섭무늬가 생성되는 위치를 알 수 있는 장치가 필요한 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 간섭계에서 간섭무늬가 생기는 측정물의 위치를 손쉽게 알 수 있는 측정물의 간섭영역 획득장치를 구비한 간섭계를 제공하는데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 또한 간섭계에 있어서 간섭영영에 별도의 광을 입사시켜 광스폿을 만들고 이 광스폿의 위치를 확인함으로 간섭영역을 보다 빠르고 정확하게 확인할 수 있는 간섭계를 제공하는데 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 임의의 기준점에서 동시에 출발한 광을 하나는 기준면에 입사시키고, 다른 하나는 측정물에 입사 시킨후 반사되는 두 개의 광을 간섭시켜 측정물의 높이를 측정하는 간섭계에 있어서, 상기 간섭계는 측정물의 상단에 배치된 대물렌즈와 간섭무늬를 획득하는 CCD 카메라의 중심을 연결하는 축인 간섭계의 광축을 갖고, 하나의 광원과, 상기 하나의 광원을 두 개로 나누는 광분할기와, 상기 광분할기에서 두 개로 나누어진 광을 상기 간섭계의 광축의 양쪽에서 측정하고자 하는 면에 입사시키기 위해 광경로를 변경하는 미러들과, 상기 미러를 통해 측정물에 입사시킨 광의 거동을 관찰하는 카메라로 구성될 수 있으며, 상기 측정물이 상하 움직임에 따라 상기 카메라로 입사시킨 광의 거동을 획득한 영상을 통해 상기 간섭계가 간섭을 일으킬 수 있는 측정물의 위치를 찾을 수 있는 것이다.
상기와 같은 본 발명에 따른 간섭영역 획득장치를 구비한 간섭계를 적용할 경우 상기 측정물이 상하 움직임에 따라 상기 카메라로 입사시킨 광의 거동을 획득한 영상을 통해 상기 간섭계가 간섭을 일으킬 수 있는 측정물의 위치를 찾을 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 간섭계의 광하계 구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭영역 획득장치의 실시예를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 간섭영역 획득장치가 구비된 광학계를 나타낸다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에서의 간섭계의 기본원리를 도시한 그림이다.
도 1을 참조하면, 간섭계는 광원(10, 레이저광 혹은 백색광)을 렌즈(20)를 통해 광분할기(20)로 나누어 각각 기준면(40)과 측정면(50)에 조사한 후, 반사되는 광을 다시 광분할기(30)를 이용해 합치면 그림에서 보이는 줄무늬의 간섭신호(60)이 획득된다. 광위상 간섭계에서는 이러한 간섭신호의 복수 개의 영상을 획득한 후, 각 화소(Pixel)에서 발생하는 간섭신호의 위상(Phase)을 계산함으로써 측정물(50)의 표면높이를 측정한다.
즉 위에서 설명한 바와 같이 간섭계는 임의의 기준점에서 동시에 출발한 광을 하나는 기준면에 입사시키고, 다른 하나는 측정물에 입사 시킨후 반사되는 두 개의 광을 간섭시켜 측정물의 높이를 측정하는 장치이다.
이러한 간섭계는 기준면(40)에 입사되어 반사된 광과, 측정물(50)에 입사되어 반사된 광이 합쳐져 간섭을 일으키게 되는데 이때 간섭을 일으키는 조건은 상기 두 개의 광경로(기준면과 측정물에 입사되어 반사되는 광의 경로)가 거의 동일해야 한다.
특히 광원(10)을 백색광으로 사용하는 경우 간섭을 일으키려면 두 개의 광경로의 차이가 수 마이크로미터에서 수십마이크로미터 이내에 있어야 하므로 이를 맞추기란 여간 힘든 일이 아니다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 간섭계에 있어서 간섭영역을 쉽게 찾을 수 있는 간섭영역 획득장치를 구비한 간섭계를 제공하는 것이다.
물론 본 발명에서 제공하는 간섭영역 획득장치는 종래의 간섭계(마이켈슨 간섭계, 미라우 간섭계 등)에 모두 적용할 수 있음은 당연하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭영역 획득장치의 실시예를 나타낸다.
도 2를 참조하여, 간섭영역 획득장치를 설명하면, 측정물의 상단에 배치된 대물렌즈(90)와 간섭무늬를 획득하는 CCD 카메라(170)의 중심을 연결하는 축인 간섭계의 광축(180)을 갖는 간섭계에 있어서, 하나의 광원(100)과 상기 하나의 광원에서 출사된 광을 두 개로 나누는 광분할기(110)와, 상기 광분할기(110)에서 두 개로 나누어진 광을 상기 간섭계의 광축의 양쪽에서 측정물의 측정표면에 입사시키기 위해 광경로를 변경하는 미러들(120, 130);과 상기 미러를(120, 130) 통해 측정물에 입사시킨 광의 거동을 관찰하는 카메라(150)로 구성된다.
이와 같이 구성된 간섭무늬 획득 장치에서, 측정물이 광축에 대해 상하로 움직이면, 상기 미러들(120, 130)을 거쳐 상기 측정물에 입사된 광들로 만들어진 광스폿은 측정물의 표면에서 좌/우로 움직이게 되는데, 이와 같이 측정물의 표면으로 좌/우 로 움직이는 광스폿의 거동을 상기 측정수단인 검출수단(150)로 관찰하면 측정물의 위치를 확인할 수 있게 된다.
또한 본 발명은 상기 미러들을 통해 측정물에 입사되는 두 개의 광은 상기 간섭계의 광축(180)에 대하여 일정각도로 기울어진 상태로 입사시키는 것이 바람직하며, 이렇게 일정각도 기울어진 상태로 측정물에 입사되면, 상기 측정물이 상하로 이동함에 따라 상기 두 개의 광이 측정물에 맺힌 광스폿의 위치는 간섭계의 광축에 대하여 좌/우로 움직이게 되는 것이다.
이하에서는 측정물에 맺힌 광스폿의 거동에 대해 설명한다.
광이 측정물에 비추어지게 되면 그 광은 대상물에 맺힌 다음 반사되는데 여기서 광스풋이란 측정물에 맺힌 광을 칭한다.
본 발명에서 상기 광스풋의 거동은 매우 중요하며, 이러한 상기 광스폿의 거동을 설명하면, 상기 두 개의 광 중에 하나의 광(예를 들면, 도 2 에서 좌측에서 입사된 광)에 의해 측정물에 맺힌 광스폿이 상기 측정물이 상하로 움직임에 따라 광스폿은 좌우로 움직이게 되는데, 이때 상기 광스폿이 상기 간섭계의 광축과 일치하게 되는 측정물의 위치를 A위치(도 2에서 h2위치)라고 하고, 상기 두 개의 광중에 나머지 하나의 광(예를 들면, 도 2 에서 우측에서 입사된 광)에 의해 측정물에 맺힌 광스폿이 상기 측정물이 상하로 움직임에 따라 상기 간섭계의 광축과 일치하게 되는 측정물의 위치를 B위치(도 2에서 h4위치)라고 하면, 본 발명에서는 상기 A위치와 상기 B위치가 서로 다르게 위치하게 광을 입사되도록 미러들(120, 130)의 각도를 결정해야 한다.
이렇게 상기 측정물의 A위치와 상기 측정물의 B위치를 다르게 하는 이유는 측정물이 상기 A 위치와 상기 B 위치 사이에 존재할 때 상기 간섭계에서 간섭이 일어나도록 간섭계의 광학계를 배치한다면, 간섭무늬를 획득할 때 상기 측정물의 위치에서 A 위치와 B 위치를 찾기만 하면 되기 때문이며, 이와 같이 상기 A 위치와 B위치를 다르도록 배치함으로서 간섭무늬가 생성되는 측정물의 위치를 손쉽게 찾을 수 있게 된다.
이로부터 본 발명에서는 상기 A 위치와 B 위치사이에 측정물이 위치할 때 간섭무늬가 생성되게 하기 위해서는 두 개의 광의 입사각도를 정하는 상기 미러들(120, 130)의 배치각도를 정하는 것은 매우 중요하다.
다시말해, 본 발명에서는 상기 미러들(120, 130)의 배치각도에 의해 상기 광분할기(110)를 통과한 하나의 광은 미러1(120)에게 입사된 후 반사되고 다시 측정물에 입사되어 광스폿1이 맺혀지고, 상기 광분할기에서 반사된 또 하나의 광은 미러2(130)에게 입사된 후 반사되고, 다시 측정물에 입사되어 광스폿2가 맺혀지며, 상기 측정물이 상하로 이동함에 따라 상기 광스폿1 및 상기 광스폿2의 움직임을 카메라로 확인함에 따라 측정물의 위치를 파악하게 된다.
광스폿의 거동을 좀더 설명하면, 측정물이 위에서 아래로 움직임에 따라 상기 광스폿1과 상기 광스폿2는 점점 가까워 졌다가(도 2의 h1에서 h2위치로 움직이는 구간) 교차(도 2 의 h3 위치)한 후 점점 멀어지되(도 2의 h4에서 h5로 움직이는 구간), 광스폿1과 광스폿2가 교차하는 위치(도 2의 h3 위치)에서의 측정물의 위치에서 간섭무늬가 가장 선명하게 획득되도록 광스폿의 위치를 결정한다.
이러한 광 스폿은 동일한 형태이므로 어느 광스폿이 미러1 혹은 미러2를 통과하여 만들어진 광 스폿인지 알 수 없지만, 이를 파악한다면, 좀더 정확히 측정물의 위치를 정확히 알 수 있다.
이를 위해 본 발명에서는 광분할기와 미러들 사이에 서텨 혹은 색필터(160)을 구비할 수 있다. 즉 상기 광분할기와 상기 미러1 또는/및 상기 광분할기와 상기 미러2에 셔터가 구비되어 광분할기와 미러들 사이의 광경로를 차단한다면, 광스폿1 또는 광스폿2을 선택적으로 볼 수 있어 검출수단(150)가 광스폿1 또는 광스폿2을 동시에 또는 개별적으로 관찰함에 따라 측정물의 위치를 좀더 정확히 파악할 수 있다.
위의 설명에서 서텨 대신 색필터를 사용한다면 광스폿1 및 광스폿2의 색깔을 다르게 할 수 있어, 칼라카메라를 통해 획득된 이미지로부터 광스폿1과 광스롯2를 어렵지 않게 구분할 수 있다.
도 3은 본 발명에서의 간섭영역 획득장치를 적용한 사용예이다.
간섭영역을 적용하는 방법은 간섭무늬를 손쉽게 얻을 수 있도록 미러들(120, 130)과 기준면(220)의 위치를 결정해야 하며, 그 이후에는 간섭무늬를 얻을 수 있는 측정물의 위치를 손쉽게 얻을 수 있다.
먼저, 도 3을 참조하여 간섭영역 획득장치의 배치를 단계별로 설명하면, 측정물의 상단에 배치된 간섭계용 광분할기(210)와 간섭무늬를 획득하는 CCD카메라(170)의 중심을 연결하는 축인 간섭계의 광축(180)을 갖으면서, 광원(200)에서 발사된 광이 간섭계용 광분할기(210)에서 분할된 다음 기준면(220)과 측정물(230)의 표면에 입사시킨 후 반사되는 광을 간섭시켜 간섭무늬를 얻으면서, 간섭영역 획득장치를 갖는 간섭계의 사용방법에 있어서,
단계a : 간섭영역 획득장치의 광원(100)을 온(on) 시킨 후 발사된 광을 간섭계 광축의 양쪽에 위치한 2개의 미러(미러1: 120, 미러 2: 130)를 통과시켜 측정물에 입사시킨다.
단계b : 상기 미러1(120, 왼쪽미러)을 통해 입사된 광이 측정물 표면에 맺히도록 하여 광스폿1을 생성시키고, 상기 미러2(130, 오른쪽미러)를 통해 입사된 광이 측정물 표면에 맺히도록 하여 광스폿2을 생성시킨다.
단계c : 상기 광스폿1이 상기 간섭계의 광축과 일치할 때의 측정물의 위치를 A위치이고, 상기 광스폿2가 상기 간섭게의 광축과 일치할 때의 측정물의 위치를 B위치이며, 상기 A위치와 상기 B위치는 서로 다르게 위치하도록 상기 미러1과 상기 미러2의 각도를 조정한다.
단계d : 상기 c 단계에서의 측정물의 A 위치와 측정물의 B 위치사이에서 간섭무늬가 생성되도록 간섭계의 기준면(220)의 위치를 결정한다.
즉 이때 측정면(230)과 광분할기와의 거리가 L 이라하면 기준면(220)과 광분할기의 거리 M을 L과 동일하게 결정하면된다.
위의 단계 a-d를 거치면 측정물이 A 위치와 B 위치 사이에서 간섭무늬가 생성되도록 미러들(120, 130)과 기준면(220)이 배치되므로 위와 같은 단계들이 완료되면 측정물이 바뀌더라도 손쉽게 간섭무늬가 생성되는 위치를 찾을 수 있다.
또한 위에서는 왼쪽미러에서 만든 광스폿1에 대응되는 측정물의 A 위치가 오른쪽미러에서 만든 광스폿2에 대응되는 측정물의 B 위치보다 위쪽에 있는 상태를 설명하였으나, 이는 반대로 배치될 수도 있음은 당연하다.
다음으로, 간섭무늬를 얻을 수 있도록 배치된 장비를 이용하여 간섭무늬를 손쉽게 얻을 수 있는 장치에 대해 설명한다.
이때 상기 측정물의 A위치가 상기 측정물의 B위치보다 위에 있도록 배치되어 있으며, 측정물의 A 위치는 도2의 h2위치이고 측정물의 B 위치는 도2의 h4 위치라고 가정한다.
측정물의 위치는 도2를 참조하여 설명하면, h2보다 위에 있는 경우, h2위치에 있는 경우, h2와 h4사이에 있는 경우, h4아래 있는 경우, 즉 4가지 경우로 나누어볼 수 있다.
여기서 광스폿들과 측정물의 위치를 설명하면 아래와 같다.
만약 왼쪽미러로 만든 광스폿1이 왼쪽에 있고 오른쪽 미러로 만든 광스폿2가 오른쪽에 있다면, 측정물의 위치는 h3보다 위에 있는 경우이다.
반대로, 왼쪽미러로 만든 광스폿1이 오른 쪽에 있고 오른쪽 미러로 만든 광스폿2이 왼쪽에 있다면, 측정물의 위치는 h3보다 아래 있는 경우이다.
또한 광스폿1이 간섭계의 광축(도3의 180)과 만나면 측정물의 위치는 h2에 있고 광스폿2가 간섭계의 광축(180)과 만나면 측정물의 위치는 h4에 있다.
여기서 설명의 용이성을 위해 h2보다 위쪽구간을 ‘간섭무늬 획득 위쪽구간’ 이라하고, h2 위치를 ‘간섭무늬 획득 상한구간’ 이라하며, h2와 h4사이 구간을 ‘간섭무늬 획득 가능구간’ 이라하고, h4 위치를 ‘간섭무늬 획득 하한구간’ 이라하며, h4보다 아래구간을 ‘간섭무늬 획득 아래쪽구간’ 이라 칭한다.
여기서 광스폿1과 광스폿2를 구분하는 것는 셔터(160, 혹은 색필터)를 사용하면 쉽게 결정할 수 있다.
위에 설명한 내용에 기초하여 측정물의 위치를 조정함에 있어 간섭무늬를 쉽게 얻을 수 있는 영역인 h2~h4 위치로 이동하는 과정을 설명한다.
이때 장치에는 측정물을 상하로 이동시키는 모터(미도시)와 상기 모터를 제어하는 제어부(미도시)가 있으며, 상기 제어부는 광스폿의 거동을 획득하는 검출수단(150, 대부분 CCD 카메라를 사용한다)으로부터 광스폿의 거동에 대한 이미지를 획득하여 광스폿의 거동을 확인한다. 또한 간섭무늬가 제대로 생성되었는지는 간섭무늬를 획득하는 카메라(170)로부터 확인할 수 있다.
단계e : 제어부는 광스폿의 거동을 검출수단(150)으로부터 확인하여, 광스폿1이 왼쪽에 있고 광스폿2가 오른쪽에 있으며, 광스폿1이 간섭계의 광축(180)보다 왼쪽에 있으면 ‘간섭무늬 획득 위쪽구간’에 측정물 표면이 위치하는 것으로 판단하고 측정물의 위치를 아래로 이동시킨다.
단계f : 제어부는 광스폿의 거동을 검출수단(150)으로부터 확인하여, 광스폿1이 간섭계의 광축(180)과 일치하면 ‘간섭무늬 획득 상한구간’에 측정물 표면이 위치하는 것으로 판단하고 측정물의 위치를 아래로 이동시킨다.
단계g : 제어부는 광스폿의 거동을 검출수단(150)으로부터 확인하여, 광스폿1이 오른쪽에 있고 광스폿2가 왼쪽에 있으며, 광스폿2가 간섭계의 광축(180)보다 왼쪽에 있으면 ‘간섭무늬 획득 아래쪽구간’에 측정물 표면이 위치하는 것으로 판단하고 측정물의 위치를 위쪽으로 이동시킨다.
단계h : 제어부는 광스폿의 거동을 검출수단(150)으로부터 확인하여, 광스폿2이 간섭계의 광축(180)과 일치하면 ‘간섭무늬 획득 하한구간’에 측정물 표면이 위치하는 것으로 판단하고 측정물의 위치를 위쪽로 이동시킨다.
단계i : 제어부는 상기 단계e~h 단계를 진행하면서, 간섭무늬 획득 카메라(170)를 통해 간섭무늬 생성여부를 판단하여 측정물의 표면위치를 ‘간섭무늬 획득 가능구간’으로 이동시킨다.
위에 설명한 단계를 통해 상기 간섭계는 간섭무늬 획득 가능구간으로 측정물의 표면위치를 손쉽게 이동시킬 수 있음을 알 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
60: 간섭무늬 90: 대물렌즈
100: 간섭영역 획득장치의 광원 110: 간섭영역 획득장치의 광분할기
120, 130: 미러들 140: 검출수단으로 전달하는 광분할기
150: 광스폿 거동 검출수단 160: 셔터(혹은 색필터)
170: 간섭무늬 획득 카메라 180: 간섭계의 광축
200: 간섭계의 광원 210 : 간섭계의 광분할기
220 : 기준면 230: 측정물

Claims (7)

  1. 임의의 기준점에서 동시에 출발한 광을 하나는 기준면에 입사시키고, 다른 하나는 측정물에 입사 시킨후 반사되는 두 개의 광을 간섭시켜 측정물의 높이를 측정하는 간섭계에 있어서,
    상기 간섭계는 측정물의 상단에 배치된 대물렌즈(90)와 간섭무늬를 획득하는 카메라(170)의 중심을 연결하는 축인 간섭계의 광축(180)을 갖고
    하나의 광원(100);
    상기 하나의 광원에서 출사된 광을 두 개로 나누는 광분할기(110);
    상기 광분할기에서 두 개로 나누어진 광을 상기 간섭계의 광축의 양쪽에서 측정하고자 하는 면에 입사시키기 위해 광경로를 변경하는 미러들(120, 130);과
    상기 미러들을 통해 측정물에 입사시킨 광의 거동을 관찰하는 검출수단(150)로 구성되어,
    상기 측정물이 상하 움직임에 따라 상기 카메라로 입사시킨 광의 거동을 획득한 영상을 통해 상기 간섭계가 간섭을 일으킬 수 있는 측정물의 위치를 찾을 수 있는 것을 특징으로 하는 측정물의 간섭영역 획득장치를 구비한 간섭계.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 미러들(120, 130)를 통해 측정물에 입사되는 두 개의 광은 상기 간섭계의 광축(180)에 대해 일정각도로 기울어져 입사되며, 상기 측정물이 상하로 이동함에 따라 상기 두 개의 광이 측정물에 맺힌 광스폿의 위치는 간섭계의 광축에 대하여 좌/우로 움직이고,
    상기 두 개의 광중에 하나의 광에 의해 측정물에 맺힌 광스폿이 상기 측정물이 상하로 움직임에 따라 상기 간섭계의 광축과 일치하게 되는 측정물의 A위치(도 2에서 h2 위치 참조)와,
    상기 두 개의 광중에 나머지 하나의 광에 의해 측정물에 맺힌 광스폿이 상기 측정물이 상하로 움직임에 따라 상기 간섭계의 광축과 일치하게 되는 측정물의 B위치(도 2에서 h4 위치 참조)가 서로 다르게 위치하되
    상기 측정물의 A위치와 상기 측정물의 B위치 사이에서 간섭이 이루어지게 두 개의 광의 입사각도를 정하도록 상기 미러를(120, 130)의 각도를 결정하는 것을 특징으로 하는 측정물의 간섭영역 획득장치를 구비한 간섭계.
  3. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광분할기를 통과한 하나의 광은 미러1(120)에게 입사된 후 반사되어 측정물에 입사되어 광스폿1이 맺혀지고,
    상기 광분할기에서 반사된 또 하나의 광은 미러2(130)에게 입사된 후 반사되어, 측정물에 입사되어 광스폿2가 맺혀지며,
    상기 측정물이 상하로 이동함에 따라 상기 광스폿1 및 상기 광스폿2의 움직임을 감지수단(150)으로 확인함에 따라 측정물의 위치를 파악하는 것을 특징으로 하는 측정물의 간섭영역 획득장치를 구비한 간섭계.
  4. 제 3항에 있어서,
    측정물이 위에서 아래로 움직임에 따라 상기 광스폿1과 상기 광스폿2는 점점 가까워 졌다가 교차한 후 점점 멀어지되, 광스폿1과 광스폿2가 교차하는 위치에서의 측정물의 위치가 간섭무늬가 가장 선명하게 획득되는 위치인 것을 특징으로 하는 측정물의 간섭영역 획득장치를 구비한 간섭계.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 광분할기와 상기 미러1 또는/및 상기 광분할기와 상기 미러2에는 셔터가 구비됨으로 인해 광분할기와 미러들 사이의 광경로를 차단하여 광스폿1 또는/및 광스폿2를 없앨 수 있어 감지수단(150)이 광스폿1 또는 광스폿2 만을 관찰함에 따라 측정물의 위치를 파악하는 것을 특징으로 하는 측정물의 간섭영역 획득장치를 구비한 간섭계.
  6. 측정물의 상단에 배치된 간섭계용 광분할기(210)와 간섭무늬를 획득하는 CCD카메라(170)의 중심을 연결하는 축인 간섭계의 광축(180)을 갖으면서, 광원(200)에서 발사된 광이 간섭계용 광분할기(210)에서 분할된 다음 기준면(220)과 측정물(230)의 표면에 입사시킨 후 반사되는 광을 간섭시켜 간섭무늬를 얻으면서, 간섭영역 획득장치를 갖는 간섭계의 측정방법에 있어서,
    간섭영역 획득장치의 광원(100)을 온(on) 시킨 후 발사된 광을 간섭계 광축의 양쪽에 위치한 2개의 미러(미러1: 120, 미러 2: 130)를 통과시켜 측정물에 입사시키는 a 단계;
    상기 미러1(120, 왼쪽미러)을 통해 입사된 광이 측정물 표면에 맺히도록 하여 광스폿1을 생성시키고, 상기 미러2(130, 오른쪽미러)를 통해 입사된 광이 측정물 표면에 맺히도록 하여 광스폿2을 생성시키는 b 단계;
    상기 광스폿1이 상기 간섭계의 광축과 일치할 때의 측정물의 위치를 A위치이고, 상기 광스폿2가 상기 간섭게의 광축과 일치할 때의 측정물의 위치를 B위치이며, 상기 A위치와 상기 B위치는 서로 다르게 위치하도록 상기 미러1과 상기 미러2의 각도를 조정하는 c 단계;
    상기 c 단계에서의 측정물의 A 위치와 측정물의 B 위치사이에서 간섭무늬가 생성되도록 간섭계의 기준면(220)의 위치를 결정하는 d 단계; 을 포함된 단계를 특징으로 하는 측정물의 간섭영역 획득장치를 구비한 간섭계의 측정방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    제어부는 광스폿의 거동을 검출수단(150)으로부터 확인하여, 광스폿1이 왼쪽에 있고 광스폿2가 오른쪽에 있으며, 광스폿1이 간섭계의 광축(180)보다 왼쪽에 있으면 ‘간섭무늬 획득 위쪽구간’에 측정물 표면이 위치하는 것으로 판단하고 측정물의 위치를 아래로 이동시키는 e 단계;
    제어부는 광스폿의 거동을 검출수단(150)으로부터 확인하여, 광스폿1이 간섭계의 광축(180)과 일치하면 ‘간섭무늬 획득 상한구간’에 측정물 표면이 위치하는 것으로 판단하고 측정물의 위치를 아래로 이동시키는 f 단계;
    제어부는 광스폿의 거동을 검출수단(150)으로부터 확인하여, 광스폿1이 오른쪽에 있고 광스폿2가 왼쪽에 있으며, 광스폿2가 간섭계의 광축(180)보다 왼쪽에 있으면 ‘간섭무늬 획득 아래쪽구간’에 측정물 표면이 위치하는 것으로 판단하고 측정물의 위치를 위쪽으로 이동시키는 g 단계;
    제어부는 광스폿의 거동을 검출수단(150)으로부터 확인하여, 광스폿2이 간섭계의 광축(180)과 일치하면 ‘간섭무늬 획득 하한구간’에 측정물 표면이 위치하는 것으로 판단하고 측정물의 위치를 위쪽로 이동시키는 h 단계;
    제어부는 상기 단계e~h 단계를 진행하면서, 간섭무늬 획득 카메라(170)를 통해 간섭무늬 생성여부를 판단하여 측정물의 표면위치를 ‘간섭무늬 획득 가능구간’으로 이동시키는 I 단계; 를 더 포함된 단계를 특징으로 하는 측정물의 간섭영역 획득장치를 구비한 간섭계의 측정방법.
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