KR20140024620A - 3차원 표면 형상 측정장치 및 3차원 표면 형상 측정방법 - Google Patents

3차원 표면 형상 측정장치 및 3차원 표면 형상 측정방법 Download PDF

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Abstract

대상물의 표면을 검사하기 위한 3차원 표면 형상 측정장치 및 3차원 표면 형상 측정방법이 개시되며, 상기 3차원 표면 형상 측정장치는 광원부, 광을 반사시키는 반사부, 상기 광원부에서 방출된 광을 조절하여, 상기 반사부로 조사되는 제1 광 및 상기 대상물의 표면으로 조사되는 제2 광으로 분광하는 분광부, 및, 상기 반사부로부터 상기 분광부로 반사된 상기 제1 광에 대한, 상기 대상물의 표면으로부터 상기 분광부로 반사된 상기 제2 광의 광경로차에 의해 발생된 간섭광을 상기 대상물의 표면에 대하여 면적 단위로 수신하여 전기적인 신호로 변환하고, 상기 신호를 통해 상기 면적 단위에 대한 3차원 표면 형상을 도출하는 처리부를 포함할 수 있다.

Description

3차원 표면 형상 측정장치 및 3차원 표면 형상 측정방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING 3D SURFACE SHAPE}
본원은 대상물의 표면을 검사하기 위한 3차원 표면 형상 측정장치 및 3차원 표면 형상 측정방법에 관한 것이다.
OLED, LED, 집적회로(IC; Integrated Circuit) 및 LCD 와 같은 전자소자는 제조시 여러 공정을 거치며 다양한 검사 과정을 필요로 한다. 이러한 전자소자의 검사로는 전기적 신호 검사, 3차원 표면 형상 검사 등이 있다. 이 중, 3차원 표면 형상 검사는 전자소자의 높이의 불량 여부를 판단하기 위한 것이다.
최근에는 PCB 기판에 범프(bump)를 찍어 놓은 후 칩(chip)을 실장시키므로, 이러한 범프의 높이를 검사할 필요가 있다. 또한, 3차원 표면 형상 검사는 OLED, LED 및 LCD와 같은 전자소자의 표면에 이물질이 있는지 여부를 판단할 수 있다.
3차원 표면 형상 검사에 사용되는 방법으로는 백색광 주사 간섭법(White-Light Scanning Interferometry), 공초점 측정법(Confocal Microscope), 광위상 간섭법(Phase-Shifting Interferometry), 모아레 측정법 등이 있다.
이 중 백색광 주사 간섭법은 백색광의 간섭을 이용한 측정법으로서, 높이 측정의 제약이 없고 높은 수직 분해능을 가지므로 대상물의 표면 측정 시 많이 사용된다. 그러나, 측정 속도가 느리며, detecting 시 기준 미러(reference mirror)의 이동으로 진동이 발생하여 측정 데이터의 오류가 발생한다는 문제점이 있다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, detecting 시 진동의 발생을 없애 측정 데이터의 오류를 줄일 수 있고, 고속의 측정 속도와 고분해능을 가지는 3차원 표면 형상 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제1측면에 따른 3차원 표면 형상 측정장치는, 광원부, 광을 반사시키는 반사부, 상기 광원부에서 방출된 광을 조절하여, 상기 반사부로 조사되는 제1 광 및 상기 대상물의 표면으로 조사되는 제2 광으로 분광하는 분광부, 및, 상기 반사부로부터 상기 분광부로 반사된 상기 제1 광에 대한, 상기 대상물의 표면으로부터 상기 분광부로 반사된 상기 제2 광의 광경로차에 의해 발생된 간섭광을 상기 대상물의 표면에 대하여 면적 단위로 수신하여 전기적인 신호로 변환하고, 상기 신호를 통해 상기 면적 단위에 대한 3차원 표면 형상을 도출하는 처리부를 포함할 수 있다.
한편, 본원의 제2측면에 따른 3차원 표면 형상 측정방법은, 광원부에서 광이 방출되는 단계, 분광부를 통해 방출된 상기 광을 조절하여, 반사부로 조사되는 제1 광 및 상기 대상물의 표면으로 조사되는 제2 광으로 분광하는 단계, 및, 상기 반사부로부터 상기 분광부로 반사된 상기 제1 광에 대한, 상기 대상물의 표면으로부터 상기 분광부로 반사된 상기 제2 광의 광경로차에 의해 발생된 간섭광을 상기 대상물의 표면에 대하여 면적 단위로 수신하여 전기적인 신호로 변환하고, 상기 신호를 통해 상기 면적 단위에 대한 3차원 표면 형상을 도출하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 본원의 제 3 측면에 따른 3차원 표면 형상 측정장치는, 광원부, 상기 광원부에서 방출된 광을 조절하여 상기 대상물의 표면으로 굴절시키는 분광부, 상기 분광부로부터 굴절된 광 중 일부인 제1 광을 상기 분광부로 반사시키고, 나머지인 제2 광을 상기 대상물의 표면으로 조사하는 반사부, 및, 상기 반사부로부터 상기 분광부로 반사된 상기 제1 광에 대한, 상기 대상물의 표면으로부터 상기 분광부로 반사된 상기 제2 광의 광경로차에 의해 발생된 간섭광을 상기 대상물의 표면에 대하여 면적 단위로 수신하여 전기적인 신호로 변환하고, 상기 신호를 통해 상기 면적 단위에 대한 3차원 표면 형상을 도출하는 처리부를 포함할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 3차원 표면 형상 측정장치가 대상물의 표면에 대하여 면적 단위로 간섭광을 수신함으로써, 전자소자를 포함한 대상물을 빠르게 검사할 수 있고, 대상물의 높이뿐만 아니라 단면 영상과 부피 영상을 초고속으로 획득할 수 있다.
또한, 처리부가 마이켈슨 간섭계의 원리를 이용하되 분광부에 대한 반사부의 위치가 고정되고, 광원부가 주파수가 다른 광을 복수회 방출하도록 하여, 거리 값은 상수로 고정시키고 주파수 값을 변수로 설정함으로써, detecting 시 반사부의 이동으로 인한 진동이 발생하지 않아 무진동 고분해능을 달성하고, 측정 데이터의 오류를 줄일 수 있다.
또한, 거리 값의 변화는 모터를 통해 반사부를 물리적으로 이동시켜야 하므로 이동시간이 많이 소요되는 반면, 주파수 값의 변화는 광원부의 주파수 값만 변화시키면 되므로 물리적인 이동에 비해 빠르게 변화시킬 수 있게 됨으로써, 대상물의 표면 형상을 초고속으로 획득할 수 있다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 3차원 표면 형상 측정기의 개념도이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 3차원 표면 형상 측정기의 제1 렌즈부가 케플러 식인 경우 광 경로를 나타낸 것이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 3차원 표면 형상 측정기의 제1 렌즈부가 갈릴레이 식인 경우 광 경로를 나타낸 것이다.
도 4는 본원의 다른 일 실시예에 따른 3차원 표면 형상 측정방법의 전체 순서도이다.
도 5는 본원의 다른 실시예에 따른 3차원 표면 형상 측정기의 제1 렌즈부가 케플러 식인 경우 광 경로를 나타낸 것이다.
도 6은 본원의 다른 실시예에 따른 3차원 표면 형상 측정기의 제1 렌즈부가 갈릴레이 식인 경우 광 경로를 나타낸 것이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 “이들의 조합”의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원을 상세히 설명하기로 한다.
우선, 본원의 일 실시예에 따른 3차원 표면 형상 측정장치(이하 '본 3차원 표면 형상 측정장치'라함)에 대해 설명한다.
본 3차원 표면 형상 측정장치는 대상물(50)의 표면을 검사하기 위한 것이다. 또한, 대상물(50)은 표면에 전자소자가 실장된 것일 수 있다. 예시적으로, 전자소자는 LED, OLED, 집적회로, 반도체 소자일 수 있고, 또한, 대상물(50)은 이러한 전자소자가 실장되는 PCB 기판일 수 있다.
본 3차원 표면 형상 측정장치는 광원부(10)를 포함한다. 광원부(10)에서는 광이 방출된다.
본 3차원 표면 형상 측정장치는 반사부(20)를 포함한다. 반사부(20)는 광을 반사시킨다.
반사부(20)는 후술하는 간섭광의 원인인 광경로차의 기준이 되는 광을 분광부(30)로 반사시키는 역할을 한다.
도 1을 참조하면, 반사부(20)는 분광부(30)로부터 분광된 투과광을 입사받을 수 있다. 또한, 도 2 및 도 3를 참조하면, 반사부(20)는 분광부(30)로부터 분광된 반사광을 입사받을 수 있다.
예시적으로, 반사부(20)는 기준 미러(reference mirror)일 수 있다.
본 3차원 표면 형상 측정장치는 분광부(30)를 포함한다. 분광부(30)는 광원부(10)에서 방출된 광을 조절하여, 반사부(20)로 조사되는 제1 광 및 대상물(50)의 표면으로 조사되는 제2 광으로 분광한다.
여기서, 광원부(10)에서 방출된 광을 조절한다는 것은, 볼록렌즈, 오목렌즈 등을 통해 광을 확산시키거나 집광시키는 것, 즉, 광을 굴절시키는 것을 의미할 수 있다. 이러한 조절을 통해 광은 최종적으로 반사부(20) 또는 대상물(50)의 표면의 원하는 영역에 조사될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 반사부(20)로 조사되는 제1 광은 간섭광의 원인인 광경로차의 기준이 되는 광이다. 반면, 대상물(50)의 표면으로 조사되는 제2 광은 기준광을 기반으로 광경로차가 발생되도록 하여 대상물(50)의 표면의 형상이 측정될 수 있도록 하는 측정광이 된다.
예시적으로, 제1 광은 도 1에 도시된 바와 같이 분광기(39)를 투과한 투과광, 제2 광은 분광기(39)로부터 반사된 반사광일 수 있다. 이와 반대로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 제1 광은 반사광, 제2 광은 투과광일 수 있다.
분광부(50)는 광원부(10)에서 방출된 광을 제1 광 및 제2 광으로 분광시킬 뿐 아니라, 반사부(20)로부터 반사되는 제1 광과 대상물(50)의 표면으로부터 반사되는 제2 광을 모아 간섭광을 만든다.
분광부(30))는 광원부(10)에서 방출된 광을 제1 광 및 제2 광으로 분광시키는 분광기(39)를 포함할 수 있다.
분광기(39)는 광원부(10)에서 방출된 광이 동일한 비율로 분광되도록 함이 바람직하다.
분광기(39)를 투과하는 광 및 분광기(39)로부터 반사되는 광 중 어느 하나는 제1 광, 다른 하나는 제2 광일 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 도 1에서의 반사부(20)와 대상물(50)의 위치는 도 2 및 도 3에서의 반사부(20)와 대상물(50)의 위치와 반대이다. 따라서, 도 1에서 도시된 바와 같이, 분광기(39)를 투과하여 반사부(20)로 들어가는 투과광은 제1 광이고, 분광기(39)로부터 반사되어 대상물(50)의 표면으로 들어가는 반사광은 제2 광이 될 수 있다. 이와 반대로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 분광기(39)를 투과하여 대상물(50)의 표면으로 들어가는 투과광은 제2 광이고, 분광기(39)로부터 반사되어 반사부(20)로 들어가는 반사광은 제1 광이 될 수 있다.
분광부(30)는 제1 렌즈부(31)를 포함할 수 있다. 제1 렌즈부(31)는 광원부(10)에서 방출된 광을 조절하여 분광기(39)로 조사할 수 있다.
예시적으로 도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 렌즈부(31)는 케플러식 또는 갈릴레이식 일 수 있다. 이러한 제1 렌즈부(31)는 후술하는 제2 렌즈부(33), 제3 렌즈부(35) 및 제4 렌즈부(37)와 조합되어 광이 원하는 영역에 조사될 수 있도록 렌즈간의 거리 및 굴절률 등을 변화시켜 광경로를 조절할 수 있다.
이를테면, 제1 렌즈부(31)는 광원부(10)에서 방출된 광이 평행광이 되도록 할 수 있다. 또한 제1 렌즈부(31)는 광원부(10)에서 방출된 광이 균일하게 진행되도록 할 수도 있다.
분광부(30)는 제1 광을 조절하여 반사부(20)로 조사하고, 반사부(20)로부터 반사된 제1 광을 조절하여 분광기(39)로 조사하는 제2 렌즈부(33)를 포함할 수 있다.
예시적으로, 제2 렌즈부(33)는 복수의 볼록렌즈 또는 복수의 볼록렌즈와 오목렌즈로 이루어질 수 있으며, 대물렌즈로 이루어질 수도 있다. 이러한 제2 렌즈부(33)는 렌즈간의 거리, 굴절률 등을 변화시켜 제1 렌즈부(31), 제3 렌즈부(35) 및 제4 렌즈부(37)와 조합되어 제1 광의 경로를 조절하는 역할을 할 수 있다.
예시적으로, 제1 광은 평행광일 수 있다. 제2 렌즈부(33)는 제1 렌즈부(31), 제3 렌즈부(35) 및 제4 렌즈부(37)와 조합되어 제1 광이 평행광이 될 수 있도록 조절할 수 있다.
또한, 제2 렌즈부(33)는 제1 렌즈부(31), 제3 렌즈부(35) 및 제4 렌즈부(37)와 조합되어 제1 광이 균일하게 조사될 수 있도록 하는 역할을 할 수도 있다.
분광부(30)는 제2 광을 조절하여 대상물(50)의 표면으로 조사하고, 대상물(50)의 표면으로부터 반사된 제2 광을 조절하여 분광기(39)로 조사하는 제3 렌즈부(35)를 포함할 수 있다.
예시적으로, 제3 렌즈부(35)는 복수의 볼록렌즈 또는 복수의 볼록렌즈와 오목렌즈로 이루어질 수 있으며, 대물렌즈로 이루어질 수도 있다. 이러한 제3 렌즈부(35)는 렌즈간의 거리, 굴절률 등을 변화시켜 제1 렌즈부(31), 제2 렌즈부(33) 및 제4 렌즈부(37)와 조합되어 제2 광의 경로를 조절하는 역할을 할 수 있다.
예시적으로, 제2 광은 평행광일 수 있다. 제3 렌즈부(35)는 제1 렌즈부(31), 제2 렌즈부(33) 및 제4 렌즈부(37)와 조합되어 제2 광이 평행광이 될 수 있도록 조절할 수 있다.
또한, 제3 렌즈부(35)는 제1 렌즈부(31), 제2 렌즈부(33) 및 제4 렌즈부(37)와 조합되어 제2 광이 균일하게 조사될 수 있도록 하는 역할을 할 수도 있다.
분광부(30)는 간섭광을 조절하여 처리부(40)로 조사하는 제4 렌즈부(37)를 포함할 수 있다.
예시적으로, 제4 렌즈부(37)는 복수의 볼록렌즈 또는 복수의 볼록렌즈와 오목렌즈로 이루어질 수 있으며, 대물렌즈로 이루어질 수도 있다. 이러한 제4 렌즈부(37)는 렌즈간의 거리, 굴절률 등을 변화시켜 제1 렌즈부(31), 제2 렌즈부(33) 및 제3 렌즈부(35)와 조합되어 간섭광의 경로를 조절하는 역할을 할 수 있다.
예시적으로, 간섭광은 평행광일 수 있다. 제4 렌즈부(37)는 제1 렌즈부(31), 제2 렌즈부(33) 및 제3 렌즈부(35)와 조합되어 간섭광이 평행광이 될 수 있도록 조절할 수 있다.
또한, 제4 렌즈부(37)는 제1 렌즈부(31), 제2 렌즈부(33) 및 제3 렌즈부(35)와 조합되어 간섭광이 균일하게 조사될 수 있도록 하는 역할을 할 수도 있다.
본 3차원 표면 형상 측정장치는 처리부(40)를 포함한다.
처리부(40)는 반사부(20)로부터 분광부(30)로 반사된 제1 광에 대한, 대상물(50)의 표면으로부터 분광부(30)로 반사된 제2 광의 광경로차에 의해 발생된 간섭광을 대상물(50)의 표면에 대하여 면적 단위로 수신하여 전기적인 신호로 변환한다.
여기서, 대상물(50)의 표면에 대한 면적 단위라 함은, 예를 들어 영역 스캔 카메라가 한번에 스캔할 수 있는 2차원 영역의 면적을 의미할 수 있다. 예시적으로, 영역 스캔 카메라가 스캔할 수 있는 면적 단위가 대상물(50)의 표면의 전체 면적보다 크거나 같은 경우에는, 한번에 대상물(50)의 표면의 형상이 도출될 수 있다. 또다른 예로써, 영역 스캔 카메라가 스캔할 수 있는 면적 단위보다 대상물(50)의 표면의 전체 면적이 넓은 경우에는, 대상물(50)의 표면을 복수회 나누어 스캔함으로써 대상물(50)의 표면의 형상이 도출될 수 있다.
여기서, 3차원 표면 형상을 도출한다는 것은, 전기적인 신호를 이용하여 해당 면적에 대한 대상물(50)의 높이를 산정하여 대상물(50)의 3차원 표면 형상을 측정한다는 것을 의미할 수 있다.
기존의 3차원 표면 형상 측정장치는 간섭광을 대상물(50)의 표면에 대하여 라인 단위로 수신하여 전기적인 신호로 변환하였다. 이러한 라인 단위의 수신을 위해서는 대상물(50)의 표면은 수많은 라인으로 분할된다. 따라서, 대상물(50)의 표면 형상을 측정하기 위해서는 대상물(50)의 표면에 대한 모든 라인을 따라 간섭광을 수신하여야 하므로 대상물(50)의 높이 등의 표면 형상을 측정하는 시간이 오래 걸린다.
그러나, 본 3차원 표면 형상 측정장치는 대상물(50)의 표면에 대하여 면적 단위로 간섭광을 수신하므로 대상물(50)의 넓은 면적을 한번에 측정할 수 있어, 간섭광을 대상물(50)의 표면에 대하여 라인 단위로 수신할 때보다 대상물(50)의 표면 형상을 측정하는 시간이 짧고, 대상물(50)의 높이뿐만 아니라 단면 및 부피 영상을 초고속으로 획득할 수 있다.
처리부(40)는 영역 스캔 카메라(area scan camera)를 통해 간섭광을 전기적인 신호로 변환할 수 있다.
대상물(50)의 표면에 대한 면적 단위의 간섭광을 수신하여 전기적인 신호로 변환시키기 위해서 영역 스캔 카메라를 사용할 수 있다.
영역 스캔 카메라란 일차원 구조의 라인 스캔 카메라와 달리 이차원 구조의 평면 사각 센서를 장착하고 있는 카메라로서, 넓은 영역을 한 프레임에 촬영하여 전송하는 방식으로 동작한다. 이러한 영역 스캔 카메라는 분광부로부터 조사된 간섭광을 전기적인 신호로 변환하여 기억 매체에 저장할 수 있다.
또한, 처리부(40)는 전기적인 신호를 통해 면적 단위에 대한 3차원 표면 형상을 도출한다.
처리부(40)는 대상물(50)의 표면에 대한 면적 단위의 전기적 신호를 받아, 후술하는 마이켈슨 간섭계의 원리를 이용하여 3차원 표면 형상을 도출한다.
처리부(40)는 마이켈슨 간섭계(Michelson interferometer)의 원리를 이용하되, 분광부(30)에 대한 반사부(20)의 위치가 고정됨으로써 거리 값은 상수로 고정하고, 광원부(10)가 주파수가 다른 광을 복수회 방출하도록 함으로써 주파수 값을 변수로 설정하여 대상물(50)의 표면 형상의 높이를 산정할 수 있다.
위와 같이, 처리부(40)가 대상물(50)의 표면 형상을 도출해내는 방법을 설명하기 위해, 먼저 마이켈슨 간섭계의 원리에 대해 간단히 설명한다.
마이켈슨 간섭계는 하나의 광원에서 나온 광을 두 개의 광으로 분광시키고 이 광들이 직각을 이루도록 진행시킨 뒤 다시 만나게 하여 광경로차로 인해 간섭광의 강도가 변하는 것을 통해 대상물의 깊이 또는 높이를 알아내는 것이다.
일반적으로, 간섭광(Iout)은 분광기에 의해 두 광(I)이 동일한 비율로 분광될 경우, 수학식 1이 성립된다. 여기서 L2와 L1은 각각 기준 미러와 분광기 사이의 거리, 대상물과 분광기 사이의 거리를 뜻한다. 이 때 기준 미러를 이동시키면 L2와 L1의 차이가 달라져 결과적으로 Iout이 달라진다. 다시 말해, 기존에는 기준 미러를 이동시켜 L2와 L1의 차이를 변화시킴으로써 대상물의 형상을 알아냈다.
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그러나, 기준 미러를 이동시키는 과정에서 진동이 발생하여 L2와 L1의 차이의 값에 오차가 생기므로 대상물(50)의 높이가 오측정되는 경우가 많다.
이에, 본 3차원 표면 형상 측정장치는, 수학식 1에서, L2와 L1의 차이를 고정시키고, 파장 또는 주파수와 관련이 있는 k값을 변경시킴으로써 대상물(50)의 높이가 오측정되는 경우를 방지하였다.
보다 구체적으로 설명하면, 분광부(30)에 대한 반사부(20)의 위치가 고정되는 경우, L2와 L1의 차이값은 고정된다. 그리고, 광원부(10)에서 주파수가 다른 광을 복수회 방출하는 경우, k값이 달라지게 되어 Iout이 변하게 되고, 이를 통해 대상물(50)의 높이 및 형상 등을 산정하여 도출해낼 수 있다. 즉, 대상물(50)의 높이를 알고 싶은 영역에서 반사부(20)의 위치를 고정시키고 광원부(10)에서 주파수가 다른 광을 복수회 방출함으로써 간섭광의 강도를 변화시켜 대상물(50)의 높이 및 형상 등을 도출해낼 수 있다.
정리하면, 본 3차원 표면 형상 측정장치는 처리부(40)가 마이켈슨 간섭계의 원리를 이용하되, 분광부(30)에 대한 반사부(20)의 위치가 고정되고, 광원부(10)가 주파수가 다른 광을 복수회 방출하도록 하여, 거리 값은 상수로 고정시키고 주파수 값을 변수로 설정함으로써, detecting 시 반사부(20)의 이동으로 인한 진동이 발생하지 않아 대상물의 높이에 관련된 측정 데이터의 오류를 줄일 수 있다.
또한, 거리 값의 변화는 모터를 통해 반사부를 물리적으로 이동시켜야 하므로 이동시간이 많이 소요되는 반면, 주파수 값의 변화는 광원부의 주파수 값만 변화시키면 되므로 물리적인 이동에 비해 빠르게 변화시킬 수 있게 되어 대상물의 표면 형상을 초고속으로 획득할 수 있다.
이 때, 광원부(10)에서 복수회 방출되는 주파수가 다른 광은 미리 설정된 대역폭(band width)내의 주파수 값을 가질 수 있다.
대역폭이란 최고 주파수와 최저 주파수 사이의 주파수 폭을 말한다. 광원부(10)는 대역폭 사이의 주파수 값을 갖는 광을 복수회 방출함으로써 거리 값은 상수로 고정시키고 주파수 값을 변수로 설정할 수 있다.
이러한 대역폭은 어떤 대상물(50)을 어떤 분해능을 가지고 검사하느냐에 따라 정해질 수 있다.
본 3차원 표면 형상 측정장치에 대하여 정리하면, 기존에는 대상물(50)의 표면에 대해 라인 단위로 간섭광을 수신하여 대상물의 표면을 측정하였지만, 본 3차원 표면 형상 측정장치는 대상물의 표면에 대해 면적 단위로 간섭광을 수신함으로써 보다 빠르게 대상물(50)의 표면의 높이 및 형상 등을 측정할 수 있다.
또한, 본 3차원 표면 형상 측정장치는 마이켈슨 간섭계의 원리를 이용하되, 기존에는 반사부(20)를 이동시켜 거리 값을 변수로 두어 대상물(50)의 표면의 높이 및 형상 등을 측정하였지만, 반사부(20)를 이동시키는 과정에서 진동이 발생하여 거리 값에 오차가 생겨 데이터가 오측정이 되는 것을 방지하기 위해 반사부(20)를 고정시키고 광원부(10)에서 주파수가 다른 광을 방출시킴으로써, 주파수 값을 변수로 설정하여 진동의 발생으로 인한 측정 데이터의 오류를 줄일 수 있다.
한편, 본원의 일 실시예에 따른 3차원 표면 형상 측정방법(이하 '본 3차원 표면 형상 측정방법'이라함)에 대해 설명한다. 다만, 앞서 살핀 본원의 일 실시예에 따른 3차원 표면 형상 측정장치에서 설명한 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고, 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.
본 3차원 표면 형상 측정방법은 대상물(50)의 표면을 검사하기 위한 방법이다. 또한, 대상물(50)은 표면에 전자소자가 실장된 것일 수 있다.
본 3차원 표면 형상 측정방법은 광원부(10)에서 광이 방출되는 단계(S100)를 포함한다.
광원부(10)는 분광부(30)를 향해 광을 방출한다.
본 3차원 표면 형상 측정방법은 방출된 광을 조절하여, 반사부(20)로 조사되는 제1 광 및 대상물(50)의 표면으로 조사되는 제2 광으로 분광하는 단계(S200)를 포함한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 광원부(10)에서 방출된 광은 분광부(30)에 의해 제1 광 및 제2 광으로 분광된다. 이 때, 분광부(30)는, 앞서 설명한 바와 같이 제1 광 및 제2 광을 동일한 비율로 분광시킴이 바람직하다.
또한, 제1 광이 분광기(39)로부터 반사되어 반사부(20)로 입사되는 반사광인 경우, 제2 광은 분광기(39)를 투과하여 대상물(50)의 표면으로 입사되는 투과광일 수 있다. 또는, 이와 반대로 제1 광이 투과광인 경우, 제2 광은 반사광일 수 있다.
광을 조절하여 제1 광 및 제2 광으로 분광하는 단계(S200)에서, 광원부(10)에서 방출된 광은 분광기(39)에 의해 제1 광 및 제2 광으로 분광될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 분광기(39)는 광원부(10)에서 방출된 광을 분광시킬 뿐만 아니라, 반사부(20) 및 대상물(50)의 표면으로부터 각각 반사된 제1 광 및 제2 광을 합쳐 간섭광을 발생시킬 수 있다.
또한, 광을 조절하여 제1 광 및 제2 광으로 분광하는 단계(S200)에서, 광원부(10)에서 방출된 광은 제1 렌즈부(31)에 의해 조절될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 제1 렌즈부(31)는 제2 렌즈부(33), 제3 렌즈부(35) 및 제4 렌즈부(37)와 조합되어 광경로를 조절하는 역할을 할 수 있다. 또한, 광원부(10)에서 방출된 광이 평행광이 되도록 조절할 수 있고, 균일하게 진행되도록 조절할 수도 있다.
예시적으로, 제1 렌즈부(31)는, 도 2에 도시된 바와 같이 케플러식일 수도 있고, 도 3에 도시된 바와 같이 갈릴레이식일 수도 있다.
본 3차원 표면 형상 측정방법은 제1 광은 반사부(20)로 조사되고, 제2 광은 대상물(50)의 표면으로 조사되며, 반사부(20)로부터 분광부(30)로 반사된 제1 광에 대한, 대상물(50)의 표면으로부터 분광부(30)로 반사된 제2 광의 광경로차에 의해 발생된 간섭광을 대상물(50)의 표면에 대하여 면적 단위로 수신하여 전기적인 신호로 변환하고, 신호를 통해 면적 단위에 대한 3차원 표면 형상을 도출하는 단계(S300)를 포함한다.
기존의 3차원 표면 형상 측정방법은 간섭광을 대상물(50)의 표면에 대한 라인 단위로 수신하였지만, 본 3차원 표면 형상 측정방법은 간섭광을 대상물(50)의 표면에 대한 면적 단위로 수신함으로써, 대상물(50)의 표면의 높이 및 형상 등을 보다 빠르게 측정할 수 있다.
3차원 표면 형상을 도출하는 단계(S300)에서 간섭광은 영역 스캔 카메라(area scan camera)를 통해 전기적인 신호로 변환될 수 있다.
영역 스캔 카메라를 통해 간섭광을 대상물(50)의 표면에 대한 면적 단위로 수신할 수 있고, 영상을 전기적인 신호로 변환할 수 있다.
3차원 표면 형상을 도출하는 단계(S300)는 마이켈슨 간섭계(Michelson interferometer)의 원리를 이용하되, 분광부(20)에 대한 반사부(30)의 위치를 고정하고, 광원부(10)가 주파수가 다른 광을 복수회 방출하도록 함으로써, 거리 값은 상수로 고정시키고 주파수 값을 변수로 설정하여 대상물(50)의 표면 형상의 높이를 산정할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 기존의 마이켈슨 간섭계를 이용한 3차원 표면 형상 측정장치는 기준 미러의 역할을 하는 반사부(20)를 이동시켜 거리 값을 변수로 조절함으로써 대상물(50)의 표면 형상을 측정하였다.
그러나 반사부(20)를 이동시키는 과정에서 진동이 발생하여 거리 값의 오차로 인해 대상물(50)의 표면이 오측정되는 경우가 빈번하였다.
이에 본 3차원 표면 형상 측정방법에서는, 반사부(20)의 위치를 고정시키고 광원부(10)에서 주파수가 다른 광을 방출시킴으로써, 거리 값 대신 주파수 값을 변수로 설정하여 대상물(50)의 표면 형상을 측정하였다. 이로써, 진동의 발생으로 인한 데이터 오측정을 줄일 수 있다.
또한, 거리 값의 변화는 모터를 통해 반사부를 물리적으로 이동시켜야 하므로 이동시간이 많이 소요되는 반면, 주파수 값의 변화는 광원부의 주파수 값만 변화시키면 되므로 물리적인 이동에 비해 빠르게 변화시킬 수 있게 됨으로써, 대상물의 표면 형상을 초고속으로 획득할 수 있다.
이 때, 광원부(10)에서 복수회 방출되는 주파수가 다른 광은 미리 설정된 대역폭(band width)내의 주파수 값을 가질 수 있다. 이러한 미리 설정된 대역폭은 어떤 대상물(50)을 어떤 분해능을 가지고 검사하느냐에 따라 정해질 수 있다.
또한, 3차원 표면 형상을 도출하는 단계(S300)는 제1 광이 제2 렌즈부(33)에 의해 조절되어 반사부(20)로 조사되고, 반사부(20)로부터 반사된 제1 광이 제2 렌즈부(33)에 의해 조절되어 분광기(39)로 조사되는 단계를 포함할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 제2 렌즈부(33)는 제1 렌즈부(31), 제3 렌즈부(35) 및 제4 렌즈부(37)와 조합되어 광경로를 조절할 수 있다. 또한, 제1 광이 평행광이 되도록 조절할 수 있고, 균일하게 조사되도록 할 수 있다.
또한, 3차원 표면 형상을 도출하는 단계(S300)는 제2 광이 제3 렌즈부(35)에 의해 조절되어 대상물(50)의 표면으로 조사되고, 대상물(50)의 표면으로부터 반사된 제2 광이 제3 렌즈부(35)에 의해 조절되어 분광기(39)로 조사되는 단계를 포함할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 제3 렌즈부(35)는 제1 렌즈부(31), 제2 렌즈부(33) 및 제4 렌즈부(37)와 조합되어 광경로를 조절할 수 있다. 또한, 제2 광이 평행광이 되도록 조절할 수 있고, 균일하게 조사되도록 할 수 있다.
또한, 3차원 표면 형상을 도출하는 단계(S300)는 간섭광이 제4 렌즈부(37)에 의해 조절되는 단계를 포함할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 제4 렌즈부(37)는 제1 렌즈부(31), 제2 렌즈부(33) 및 제3 렌즈부(35)와 조합되어 광경로를 조절할 수 있다. 또한, 간섭광이 평행광이 되도록 조절할 수 있고, 균일하게 조사되도록 할 수 있다.
한편, 이하에서는 전술한 본원의 일 실시예와 다른 실시예에 따른 3차원 표면 형상 측정장치에 대해 설명한다. 다만, 앞서 살핀 본원의 일 실시예에 따른 3차원 표면 형상 측정장치에서 설명한 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고, 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.
본원의 다른 실시예에 따른 3차원 표면 형상 측정장치는 앞서 설명한 바와 같이 대상물(50)의 표면을 검사하기 위한 것이고, 대상물(50)은 표면에 LED, OLED, 집적회로, 반도체 소자와 같은 전자소자가 실장된 것이거나, 이러한 전자소자가 실장되는 PCB 기판일 수 있다.
본원의 다른 실시예에 따른 3차원 표면 형상 측정장치는 광원부(10)를 포함한다. 광원부(10)에서는 광이 방출된다.
본원의 다른 실시예에 따른 3차원 표면 형상 측정장치는 분광부(30)를 포함한다.
본원의 일 실시예에 따른 3차원 표면 형상 측정장치의 분광부(30)는 일부의 광을 대상물(50)이 표면으로 굴절시켰으나, 본원의 다른 실시예에 다른 3차원 표면 형상 측정장치의 분광부(30)는 모든 광을 대상물(50)의 표면으로 굴절시킬 수 있다.
또한, 도 5 및 도 6을 참조하면, 분광부(30)는 반사부(20)로부터 반사되는 제1 광과 대상물(50)의 표면으로부터 반사되는 제2 광을 모아 간섭광을 만든다.
이러한 분광부(30)는, 도 5 및 도 6을 참조하면 분광기(39)를 포함할 수 있고, 분광기(39)는 광원부(10)에서 방출된 광을 대상물(50)의 표면으로 굴절시킬 수 있다.
분광부(30)는 제1 렌즈부(31)를 포함할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 제1 렌즈부(31)는 제2 렌즈부(33) 및 제3 렌즈부(35)와 조합되어 광이 원하는 영역에 조사될 수 있도록 렌즈간의 거리 및 굴절률 등을 변화시켜 광경로를 조절할 수 있다. 또한, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 렌즈부(31)는 케플러식 또는 갈릴레이식 일 수 있다.
분광부(30)는 분광기(39)로부터 굴절된 광을 조절하여 대상물(50)의 표면으로 조사하고, 반사부(20)로부터 반사된 제1 광 및 대상물(50)의 표면으로부터 반사된 제2 광을 조절하여 분광기(39)로 조사하는 제2 렌즈부(33)를 포함할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 제2 렌즈부(33)는 복수의 볼록렌즈 또는 복수의 볼록렌즈와 오목렌즈로 이루어질 수 있으며, 대물렌즈로 이루어질 수도 있다. 이러한 제2 렌즈부(33)는 렌즈간의 거리, 굴절률 등을 변화시켜 제1 렌즈부(31) 및 제3 렌즈부(35) 와 조합되어 제1 광의 경로를 조절하는 역할을 할 수 있다.
분광부(30)는 간섭광을 조절하여 처리부(40)로 조사하는 제3 렌즈부(35)를 포함할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 제3 렌즈부(35)는 복수의 볼록렌즈 또는 복수의 볼록렌즈와 오목렌즈로 이루어질 수 있으며, 대물렌즈로 이루어질 수도 있다. 이러한 제3 렌즈부(35)는 렌즈간의 거리, 굴절률 등을 변화시켜 제1 렌즈부(31) 및 제2 렌즈부(33)와 조합되어 간섭광의 경로를 조절하는 역할을 할 수 있다.
본원의 다른 실시예에 따른 3차원 표면 형상 측정장치는 반사부(20)를 포함한다. 반사부(20)는 분광부(30)로부터 굴절된 광 중 일부인 제1 광을 다시 분광부(30)로 반사시키고, 나머지인 제2 광을 대상물(50)의 표면으로 조사한다. 여기서, 제1 광 및 제2 광은 동일한 비율일 수 있다. 예시적으로, 반사부(20)는 분광부(30)로부터 굴절된 광 중 50%의 광을 다시 분광부(30)로 반사시키고, 나머지 50%의 광을 투과시켜 대상물(50)의 표면으로 조사한다.
앞서 설명한 바와 같이, 반사부(20)로부터 다시 분광부(30)로 반사되는 제1 광은 간섭광의 원인인 광경로차의 기준이 되는 광이다. 반면, 대상물(50)의 표면으로 조사되는 제2 광은 기준광을 기반으로 광경로차가 발생되도록 하여 대상물(50)의 표면의 형상이 측정될 수 있도록 하는 측정광이 된다.
예시적으로, 반사부(20)는 기준 미러(reference mirror)일 수 있다.
본원의 일 실시예와 다른 실시예에 따른 3차원 표면 형상 측정장치는 처리부(40)를 포함한다.
처리부(40)는 반사부(20)로부터 분광부(30)로 반사된 제1 광에 대한, 대상물(50)의 표면으로부터 분광부(30)로 반사된 제2 광의 광경로차에 의해 발생된 간섭광을 대상물(50)의 표면에 대하여 면적 단위로 수신하여 전기적인 신호로 변환한다. 이를 통해, 앞서 설명한 바와 같이 대상물(50)의 표면 형상을 측정하는 시간이 짧고, 대상물(50)의 높이뿐만 아니라 단면 및 부피 영상을 초고속으로 획득할 수 있다.
처리부(40)는 영역 스캔 카메라(area scan camera)를 통해 간섭광을 전기적인 신호로 변환할 수 있다.
처리부(40)는, 앞서 설명한 바와 같이 마이켈슨 간섭계(Michelson interferometer)의 원리를 이용하되, 분광부(30)에 대한 반사부(20)의 위치가 고정됨으로써 거리 값은 상수로 고정시키고, 광원부(10)가 주파수가 다른 광을 복수회 방출하도록 함으로써 주파수 값을 변수로 설정하여 대상물(50)의 표면 형상의 높이를 산정할 수 있다. 이 때, 광원부(10)에서 복수회 방출되는 주파수가 다른 광은 미리 설정된 대역폭(band width)내의 주파수 값을 가질 수 있으며, 이러한 대역폭은 어떤 대상물(50)을 어떤 분해능을 가지고 검사하느냐에 따라 정해질 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 광원부 20: 반사부
30: 분광부 40: 처리부
50: 대상물 31: 제1 렌즈부
33: 제2 렌즈부 35: 제3 렌즈부
37: 제4 렌즈부 39: 분광기

Claims (20)

  1. 대상물의 표면을 검사하기 위한 3차원 표면 형상 측정장치로서,
    광원부;
    광을 반사시키는 반사부;
    상기 광원부에서 방출된 광을 조절하여, 상기 반사부로 조사되는 제1 광 및 상기 대상물의 표면으로 조사되는 제2 광으로 분광하는 분광부; 및
    상기 반사부로부터 상기 분광부로 반사된 상기 제1 광에 대한, 상기 대상물의 표면으로부터 상기 분광부로 반사된 상기 제2 광의 광경로차에 의해 발생된 간섭광을 상기 대상물의 표면에 대하여 면적 단위로 수신하여 전기적인 신호로 변환하고, 상기 신호를 통해 상기 면적 단위에 대한 3차원 표면 형상을 도출하는 처리부를 포함하는 3차원 표면 형상 측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 대상물은 표면에 전자소자가 실장된 것인 3차원 표면 형상 측정장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리부는 영역 스캔 카메라(area scan camera)를 통해 상기 간섭광을 전기적인 신호로 변환하는 것인 3차원 표면 형상 측정장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리부는 마이켈슨 간섭계(Michelson interferometer)의 원리를 이용하되, 상기 분광부에 대한 상기 반사부의 위치가 고정됨으로써 거리 값은 상수로 고정시키고, 상기 광원부가 주파수가 다른 광을 복수회 방출하도록 함으로써 주파수 값을 변수로 설정하여 상기 대상물의 표면 형상의 높이를 산정하는 것인 3차원 표면 형상 측정장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광원부에서 복수회 방출되는 상기 주파수가 다른 광은 미리 설정된 대역폭(band width)내의 주파수 값을 갖는 것인 3차원 표면 형상 측정장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 분광부는,
    상기 광원부에서 방출된 광을 상기 제1 광 및 상기 제2 광으로 분광시키는 분광기를 포함하되,
    상기 분광기를 투과하는 광 및 상기 분광기로부터 반사되는 광 중 어느 하나는 상기 제1 광, 다른 하나는 상기 제2 광인 것인 3차원 표면 형상 측정장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 분광부는,
    상기 광원부에서 방출된 광을 조절하여 상기 분광기로 조사하는 제1 렌즈부를 포함하는 것인 3차원 표면 형상 측정장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 분광부는, 상기 제1 광을 조절하여 상기 반사부로 조사하고, 상기 반사부로부터 반사된 상기 제1 광을 조절하여 상기 분광기로 조사하는 제2 렌즈부, 상기 제2 광을 조절하여 상기 대상물의 표면으로 조사하고, 상기 대상물의 표면으로부터 반사된 상기 제2 광을 조절하여 상기 분광기로 조사하는 제3 렌즈부, 및 상기 간섭광을 조절하여 상기 처리부로 조사하는 제4 렌즈부 중 하나 이상을 포함하는 것인 3차원 표면 형상 측정장치.
  9. 대상물의 표면을 검사하기 위한 3차원 표면 형상 측정방법으로서,
    광원부에서 광이 방출되는 단계;
    분광부를 통해 방출된 상기 광을 조절하여, 반사부로 조사되는 제1 광 및 상기 대상물의 표면으로 조사되는 제2 광으로 분광하는 단계; 및
    상기 반사부로부터 상기 분광부로 반사된 상기 제1 광에 대한, 상기 대상물의 표면으로부터 상기 분광부로 반사된 상기 제2 광의 광경로차에 의해 발생된 간섭광을 상기 대상물의 표면에 대하여 면적 단위로 수신하여 전기적인 신호로 변환하고, 상기 신호를 통해 상기 면적 단위에 대한 3차원 표면 형상을 도출하는 단계를 포함하는 3차원 표면 형상 측정방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 대상물은 표면에 전자소자가 실장된 것인 3차원 표면 형상 측정방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 3차원 표면 형상을 도출하는 단계에서,
    상기 간섭광은 영역 스캔 카메라(area scan camera)를 통해 전기적인 신호로 변환되는 것인 3차원 표면 형상 측정방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 3차원 표면 형상을 도출하는 단계는,
    마이켈슨 간섭계(Michelson interferometer)의 원리를 이용하되, 상기 분광부에 대한 상기 반사부의 위치가 고정됨으로써 거리 값은 상수로 고정시키고, 상기 광원부가 주파수가 다른 광을 복수회 방출하도록 함으로써 주파수 값을 변수로 설정하여 상기 대상물의 표면 형상의 높이를 산정하는 것인 3차원 표면 형상 측정방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 3차원 표면 형상을 도출하는 단계에서,
    상기 광원부에서 복수회 방출되는 상기 주파수가 다른 광은 미리 설정된 대역폭(band width)내의 주파수 값을 갖는 것인 3차원 표면 형상 측정방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 광을 조절하여 제1 광 및 제2 광으로 분광하는 단계에서,
    상기 광원부에서 방출된 광은 분광기에 의해 상기 제1 광 및 상기 제2 광으로 분광되는 것인 3차원 표면 형상 측정방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 광을 조절하여 제1 광 및 제2 광으로 분광하는 단계에서,
    상기 광원부에서 방출된 광은 제1 렌즈부에 의해 조절되는 것인 3차원 표면 형상 측정방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 분광부는, 상기 제1 광을 조절하여 상기 반사부로 조사하고, 상기 반사부로부터 반사된 상기 제1 광을 조절하여 상기 분광기로 조사하는 제2 렌즈부, 상기 제2 광을 조절하여 상기 대상물의 표면으로 조사하고, 상기 대상물의 표면으로부터 반사된 상기 제2 광을 조절하여 상기 분광기로 조사하는 제3 렌즈부, 및 상기 간섭광을 조절하여 상기 처리부로 조사하는 제4 렌즈부 중 하나 이상을 포함하는 것인 3차원 표면 형상 측정방법.
  17. 대상물의 표면을 검사하기 위한 3차원 표면 형상 측정장치로서,
    광원부;
    상기 광원부에서 방출된 광을 조절하여 상기 대상물의 표면으로 굴절시키는 분광부;
    상기 분광부로부터 굴절된 광 중 일부인 제1 광을 상기 분광부로 반사시키고, 나머지인 제2 광을 상기 대상물의 표면으로 조사하는 반사부; 및
    상기 반사부로부터 상기 분광부로 반사된 상기 제1 광에 대한, 상기 대상물의 표면으로부터 상기 분광부로 반사된 상기 제2 광의 광경로차에 의해 발생된 간섭광을 상기 대상물의 표면에 대하여 면적 단위로 수신하여 전기적인 신호로 변환하고, 상기 신호를 통해 상기 면적 단위에 대한 3차원 표면 형상을 도출하는 처리부를 포함하는 3차원 표면 형상 측정장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 처리부는 영역 스캔 카메라(area scan camera)를 통해 상기 간섭광을 전기적인 신호로 변환하는 것인 3차원 표면 형상 측정장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 처리부는 마이켈슨 간섭계(Michelson interferometer)의 원리를 이용하되, 상기 분광부에 대한 상기 반사부의 위치가 고정됨으로써 거리 값은 상수로 고정시키고, 상기 광원부가 주파수가 다른 광을 복수회 방출하도록 함으로써 주파수 값을 변수로 설정하여 상기 대상물의 표면 형상의 높이를 산정하는 것인 3차원 표면 형상 측정장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 광원부에서 복수회 방출되는 상기 주파수가 다른 광은 미리 설정된 대역폭(band width)내의 주파수 값을 갖는 것인 3차원 표면 형상 측정장치.
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