KR20170108281A - Apparatus and method for inspecting thickness of transparent thin film using terahertz wave - Google Patents

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Abstract

Disclosed is an apparatus for measuring a thickness of a transparent thin film. According to an embodiment, the apparatus for measuring a thickness of a transparent thin film comprises: a terahertz wave detection device generating a terahertz wave to detect the terahertz wave penetrating through an object to be measured; a first thickness measurement unit measuring a first thickness of a transparent substrate with a first terahertz wave detected by penetrating through the transparent substrate; and a second thickness measurement unit measuring a second thickness of a transparent thin film with a second terahertz wave detected by penetrating through the transparent thin film formed on the transparent substrate and the first thickness.

Description

테라헤르츠파를 이용한 투명 박막의 두께를 측정하는 장치 및 그 측정 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR INSPECTING THICKNESS OF TRANSPARENT THIN FILM USING TERAHERTZ WAVE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an apparatus for measuring the thickness of a transparent thin film using a terahertz wave and a method of measuring the thickness of the transparent thin film using the terahertz wave.

본 발명의 실시 예들은 테라헤르츠파를 이용하여 투명 박막의 두께를 측정할 수 있는 장치 및 그 측정 방법에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to an apparatus and method for measuring the thickness of a transparent thin film using a terahertz wave.

최근 디스플레이 시장에서는 투명하고 플렉서블한, 대면적 디스플레이에 대한 요구가 증가하고 있다. 이 같은 디스플레이를 구현하기 위하여 디스플레이를 구성하는 소자들 또는 층들을 투명한 소재로 제조하고, 더 얇은 형태로 다층화하는 방식을 이용하고 있다. 따라서, 소자나 층들에 포함된 투명 박막의 두께는 디스플레이 품질을 결정할 수 있는 요소 중 하나이므로, 투명 박막의 두께를 정밀하게 측정해야 한다. In recent years, there has been a growing demand for transparent, flexible and large-area displays in the display market. In order to realize such a display, the elements or layers constituting the display are made of a transparent material and are layered in a thinner form. Therefore, since the thickness of the transparent thin film contained in the element or layers is one of the factors that can determine the display quality, the thickness of the transparent thin film must be precisely measured.

박막 두께 측정에 많이 이용되는 장비로는, 전자현미경 방식의 SEM(Scanning Electron Microscopy) 및 TEM(Transmission Electron Microscope), 스캐닝 프로브 방식의 Surface Profiler(alpha-step) 및 AFM(Atomic Force Microscopy), 광학 방식의 Ellipsometer 및 Reflectometer 등이 있다. Scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscope (TEM), surface profiler (alpha-step) and AFM (atomic force microscopy) Ellipsometer and Reflectometer.

전자현미경 방식과 스캐닝 프로브 방식은 박막에 물리적으로 접촉하여 두께를 측정하는 방식으로, 박막에 손상을 주거나 박막을 파괴시킬 수 있다. 또한, 광학 방식은 광학적 특성이 유사 또는 동일한 박막이 겹쳐져 있을 경우, 해당 박막의 두께 측정이 불가능하다.Electron microscopy and scanning probe method are methods of measuring the thickness by physical contact with the thin film, which can damage the thin film or break the thin film. Further, in the optical system, when thin films having similar or identical optical characteristics are overlapped, it is impossible to measure the thickness of the thin film.

또한, 대면적의 디스플레이에 이용되는 투명 박막 역시 대면적으로 제조될 수 있으나, 상술한 방식들로는 대면적의 투명 박막의 두께를 측정하는데 어려움이 있다.Also, although a transparent thin film used for a large-area display can also be manufactured in a large area, it is difficult to measure the thickness of a transparent thin film having a large area by the above-described methods.

대한민국 특허공개공보 제2013-0077246호, "테라헤르츠를 이용한 검사 장치"Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0077246, "Inspection Apparatus Using Terahertz" 대한민국 특허공개공보 제2012-0109025호, "비접촉 두께 측정 장치 및 그것의 두께 측정 방법"Korean Patent Laid-Open Publication No. 2012-0109025, "Non-Contact Thickness Measuring Apparatus and Method for Measuring Thickness of It"

"Effective testing for wafer reject minimization by terahertz analysis and sub-surface imaging", Anis Rahman and Aunik K. Rahman"Effective testing for wafer rejection minimization by terahertz analysis and sub-surface imaging", Anis Rahman and Aunik K. Rahman

본 발명의 실시예들의 목적은 테라헤르츠파를 이용하여 비접촉 방식으로, 투명 기판 상에 형성된 투명 박막의 두께를 측정할 수 있는 장치 및 그 측정 방법을 제공하기 위한 것이다. It is an object of embodiments of the present invention to provide an apparatus and method for measuring the thickness of a transparent thin film formed on a transparent substrate in a non-contact manner using a terahertz wave.

또한, 본 발명의 실시예들의 목적은 투명 기판 또는 투명 박막 상에 조사되는 테라헤르츠파의 위치를 이동시키면서 투명 박막의 두께를 측정함으로써, 두께 균일도를 실시간 모니터링하고, 대면적의 투명 박막의 두께를 측정할 수 있는 장치 및 그 측정 방법을 제공하기 위한 것이다.It is another object of embodiments of the present invention to provide a method and apparatus for monitoring the uniformity of thickness in real time by measuring the thickness of a transparent thin film while moving a position of a terahertz wave irradiated on the transparent substrate or transparent thin film, And a method of measuring the same.

실시예에 따른 투명 박막의 두께를 측정하는 장치는 테라헤르츠파를 발생시켜 측정 대상물을 투과한 테라헤르츠파를 검출하는 테라헤르츠파 검출 장치, 투명 기판을 투과하여 검출된 제1 테라헤르츠파를 이용하여 상기 투명 기판의 제1 두께를 측정하는 제1 두께 측정부 및 상기 투명 기판 상에 형성된 투명 박막을 투과하여 검출된 제2 테라헤르츠파와, 상기 제1 두께를 이용하여 상기 투명 박막의 제2 두께를 측정하는 제2 두께 측정부를 포함한다. An apparatus for measuring the thickness of a transparent thin film according to an embodiment includes a terahertz wave detecting apparatus for detecting a terahertz wave transmitted through a measurement target by generating a terahertz wave, a first terahertz wave detected through the transparent substrate A first thickness measuring unit for measuring a first thickness of the transparent substrate, a second THz wave detected by transmitting a transparent thin film formed on the transparent substrate, and a second THz wavelength measured using the first thickness, And a second thickness measuring unit for measuring the thickness of the second substrate.

실시예에 따르면, 상기 투명 박막의 두께를 측정하는 장치는 상기 검출된 제1 및 제2 테라헤르츠파, 상기 제1 두께를 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다. According to an embodiment, the apparatus for measuring the thickness of the transparent thin film may further include a storage unit for storing the detected first and second THz waves, and the first thickness.

실시예에 따르면, 상기 제1 두께 측정부는 하기의 수학식에 의해 상기 제1 두께를 측정할 수 있다. According to an embodiment, the first thickness measuring unit may measure the first thickness by the following equation.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, D1은 상기 제1 두께, c는 빛의 속도, n1은 상기 투명 기판의 굴절률, Δf1은 상기 투명 기판을 투과하여 검출된 상기 제1 테라헤르츠파의 공진 주파수 간격이다.Here, D 1 is the first thickness, c is the speed of light, n 1 is the refractive index of the transparent substrate, and Δf 1 is the resonance frequency interval of the first THz wave detected through the transparent substrate.

실시예에 따르면, 상기 제2 두께 측정부는 하기의 수학식에 의해 상기 제2 두께를 측정할 수 있다. According to the embodiment, the second thickness measuring unit may measure the second thickness by the following equation.

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, D2 는 상기 제2 두께, n2는 상기 투명 박막의 굴절률, Δf2는 상기 투명 기판 및 상기 투명 박막을 투과하여 검출된 상기 제2 테라헤르츠파의 공진 주파수 간격, n1은 상기 투명 기판의 굴절률, D1은 상기 제1 두께이다. Here, D 2 is the second thickness, n 2 is the refractive index of the transparent thin film, f 2 is the resonance frequency interval of the second terahertz wave detected through the transparent substrate and the transparent thin film, n 1 is the transparent The refractive index of the substrate, D 1, is the first thickness.

실시예에 따르면, 투명 박막의 두께를 측정하는 장치는 상기 투명 기판의 굴절률, 상기 투명 박막의 굴절률 및 상기 빛의 속도를 입력받는 입력부를 더 포함할 수 있다. According to the embodiment, the apparatus for measuring the thickness of the transparent thin film may further include an input unit for receiving the refractive index of the transparent substrate, the refractive index of the transparent thin film, and the speed of the light.

실시예에 따르면, 상기 테라헤르츠파 검출 장치는 펨토초 레이저 빔을 생성하는 레이저 빔 생성기, 상기 펨토초 레이저 빔을 제1 빔 및 제2 빔으로 분리하는 빔 분리기, 상기 제1 빔을 투과시켜 테라헤르츠파를 생성하여 상기 측정 대상물로 전달하는 제1 ZnTe 결정, 상기 측정 대상물을 투과한 테라헤르츠파와, 상기 제2 빔을 입사받는 제2 ZnTe 결정 및 상기 제2 ZnTe 결정을 투과한 상기 테라헤르츠파 및 상기 제2 빔을 이용하여 상기 측정 대상물을 투과한 테라헤르츠파의 전기장 세기를 검출하는 검출기를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the terahertz wave detecting apparatus includes a laser beam generator for generating a femtosecond laser beam, a beam splitter for separating the femtosecond laser beam into a first beam and a second beam, A second ZnTe crystal that receives the second beam, and a second ZnTe crystal that transmits the terahertz wave transmitted through the second ZnTe crystal and the second ZnTe crystal that transmits the second ZnTe crystal, And a detector for detecting an electric field intensity of the terahertz wave transmitted through the measurement object using the second beam.

실시예에 따르면, 상기 투명 박막의 두께를 측정하는 장치는 이동 제어 명령을 입력받는 입력부를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 테라헤르츠파 검출 장치는 상기 이동 제어 명령에 따라 상기 제1 ZnTe 결정, 반사 미러 및 상기 제2 ZnTe 결정을 상기 x축, y축, z축 중 적어도 어느 하나의 방향으로 이동시키면서 상기 측정 대상물을 투과한 상기 테라헤르츠파를 검출할 수 있다. According to the embodiment, the apparatus for measuring the thickness of the transparent thin film may further include an input unit for receiving a movement control command. Here, the terahertz wave detecting apparatus moves the first ZnTe crystal, the reflection mirror and the second ZnTe crystal toward at least one of the x-axis, the y-axis and the z-axis according to the movement control command, The terahertz wave transmitted through the object can be detected.

실시예에 따르면, 상기 제1 두께 측정부는 상기 투명 기판에서 이동되며 검출된 상기 제1 테라헤르츠파를 이용하여 상기 제1 테라헤르츠파의 검출 위치에 따른 상기 투명 기판의 제1 두께를 측정할 수 있다.According to the embodiment, the first thickness measuring unit may measure the first thickness of the transparent substrate according to the detection position of the first terahertz wave using the first terahertz wave that is moved in the transparent substrate and detected have.

실시예에 따르면, 상기 제2 두께 측정부는 상기 투명 박막에서 이동되며 검출된 상기 제2 테라헤르츠파를 이용하여 상기 제2 테라헤르츠파의 검출 위치에 따른 상기 투명 박막의 제2 두께를 측정할 수 있다. According to the embodiment, the second thickness measuring unit may measure the second thickness of the transparent thin film according to the detection position of the second terahertz wave using the second terahertz wave that is moved in the transparent thin film and detected have.

실시예에 따르면, 상기 투명 박막의 두께를 측정하는 장치는 상기 제2 테라헤르츠파의 검출 위치에 따른 상기 투명 박막의 제2 두께를 디스플레이하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.According to the embodiment, the apparatus for measuring the thickness of the transparent thin film may further include a display unit for displaying a second thickness of the transparent thin film according to the detection position of the second terahertz wave.

실시예에 따르면, 상기 투명 기판은 PET(poly-ethylene-terephthalate), PC(poly-carbonate) 및 PI(poly-imide) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. According to an embodiment, the transparent substrate may be formed of any one of poly-ethylene-terephthalate (PET), poly-carbonate (PC), and polyimide (PI).

한편, 실시예에 따른 투명 박막의 두께를 측정하는 방법은 투명 기판을 투과하여 검출된 제1 테라헤르츠파를 이용하여 상기 투명 기판의 제1 두께를 측정하는 단계 및 투명 박막이 형성된 상기 투명 기판을 투과하여 검출된 제2 테라헤르츠파와, 상기 제1 두께를 이용하여 상기 투명 박막의 제2 두께를 측정하는 단계를 포함한다. Meanwhile, a method of measuring the thickness of a transparent thin film according to an embodiment of the present invention includes: measuring a first thickness of the transparent substrate using a first terahertz wave transmitted through the transparent substrate; And measuring a second thickness of the transparent thin film by using the first thickness.

실시예에 따르면, 상기 제1 두께를 측정하는 단계는 하기의 수학식에 의해 상기 제1 두께를 측정할 수 있다. According to the embodiment, the step of measuring the first thickness may measure the first thickness by the following equation.

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서, D1은 상기 제1 두께, c는 빛의 속도, n1은 상기 투명 기판의 굴절률, Δf1은 상기 투명 기판을 투과하여 검출된 상기 제1 테라헤르츠파의 공진 주파수 간격이다.Here, D 1 is the first thickness, c is the speed of light, n 1 is the refractive index of the transparent substrate, and Δf 1 is the resonance frequency interval of the first THz wave detected through the transparent substrate.

실시예에 따르면, 상기 제2 두께를 측정하는 단계는 하기의 수학식에 의해 상기 제2 두께를 측정할 수 있다. According to the embodiment, the step of measuring the second thickness may measure the second thickness by the following equation.

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서, D2 는 상기 제2 두께, n2는 상기 투명 박막의 굴절률, Δf2는 상기 투명 기판 및 상기 투명 박막을 투과하여 검출된 상기 제2 테라헤르츠파의 공진 주파수 간격, n1은 상기 투명 기판의 굴절률, D1은 상기 제1 두께이다.Here, D 2 is the second thickness, n 2 is the refractive index of the transparent thin film, f 2 is the resonance frequency interval of the second terahertz wave detected through the transparent substrate and the transparent thin film, n 1 is the transparent The refractive index of the substrate, D 1, is the first thickness.

본 발명의 실시예들에 따르면, 테라헤르츠파를 이용하여 비접촉 방식으로 투명 기판 상에 형성된 투명 박막의 두께를 측정함으로써, 투명 기판 및 투명 박막을 손상시키지 않고 그 두께를 측정할 수 있다. According to embodiments of the present invention, the thickness of a transparent thin film formed on a transparent substrate in a non-contact manner using a terahertz wave can be measured without damaging the transparent substrate and the transparent thin film.

또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 투명 기판 또는 투명 박막 상에 조사되는 테라헤르츠파의 위치를 이동시키면서 투명 박막의 두께를 측정함으로써, 투명 박막의 두께 균일도를 실시간 모니터링할 수 있으며, 대면적의 투명 박막의 두께를 측정할 수 있다.In addition, according to embodiments of the present invention, the thickness uniformity of the transparent thin film can be monitored in real time by measuring the thickness of the transparent thin film while moving the position of the terahertz wave irradiated on the transparent substrate or the transparent thin film, Can be measured.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 박막의 두께를 측정하는 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 테라헤르츠파 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 테라헤르츠파 검출 장치에서 측정 대상물을 투과하기 전과 후의 테라헤르츠파를 모식화한 도면이다.
도 4는 측정 대상물에 조사되는 테라헤르츠파의 크기를 모식화한 도면이다.
도 5a 내지 도 5d는 투명 기판과, 투명 박막이 형성된 투명 기판을 촬영한 SEM 사진이다.
도 6a 내지 도 6d는 투명 기판을 투과한 테라헤르츠파 및 투과도를 나타내는 그래프이다.
도 7a 내지 도 7d는 투명 박막이 형성된 투명 기판을 투과한 테라헤르츠파 및 투과도를 나타내는 그래프이다.
1 is a view showing a configuration of an apparatus for measuring a thickness of a transparent thin film according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing a configuration of the terahertz wave detecting apparatus shown in FIG.
Fig. 3 is a diagram showing a terahertz wave before and after transmission of a measurement object in a terahertz wave detecting apparatus.
4 is a diagram schematically showing the size of a terahertz wave to be irradiated on a measurement object.
5A to 5D are SEM photographs of a transparent substrate and a transparent substrate on which a transparent thin film is formed.
6A to 6D are graphs showing the THz wave transmitted through the transparent substrate and the transmittance.
7A to 7D are graphs showing the THz wave transmitted through the transparent substrate on which the transparent thin film is formed and the transmittance.

이하에서, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이러한 실시예들에 의해 권리범위가 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the rights is not limited or limited by these embodiments. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

아래 설명에서 사용되는 용어는, 연관되는 기술 분야에서 일반적이고 보편적인 것으로 선택되었으나, 기술의 발달 및/또는 변화, 관례, 기술자의 선호 등에 따라 다른 용어가 있을 수 있다. 따라서, 아래 설명에서 사용되는 용어는 기술적 사상을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 실시예들을 설명하기 위한 예시적 용어로 이해되어야 한다.The terms used in the following description are chosen to be generic and universal in the art to which they are related, but other terms may exist depending on the development and / or change in technology, customs, preferences of the technician, and the like. Accordingly, the terminology used in the following description should not be construed as limiting the technical thought, but should be understood in the exemplary language used to describe the embodiments.

또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다. Also, in certain cases, there may be a term chosen arbitrarily by the applicant, in which case the detailed description of the meaning will be given in the corresponding description section. Therefore, the term used in the following description should be understood based on the meaning of the term, not the name of a simple term, and the contents throughout the specification.

한편, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의하여 한정되지 않는다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. On the other hand, the terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements are not limited by terms. Terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

또한, 막, 층, 영역, 구성 요청 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 층, 양역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
It is also to be understood that when a section such as a film, a layer, an area, a configuration request, etc. is referred to as being "on" or "on" another part, And the like are included.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 박막의 두께를 측정하는 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 투명 박막의 두께 측정 장치(100)는 테라헤르츠파 검출 장치(110), 제1 두께 측정부(120), 제2 두께 측정부(130), 저장부(140), 입력부(150) 및 디스플레이부(160)를 포함한다. 1 is a view showing a configuration of an apparatus for measuring a thickness of a transparent thin film according to an embodiment of the present invention. The transparent thin film thickness measuring apparatus 100 shown in FIG. 1 includes a terahertz wave detecting apparatus 110, a first thickness measuring unit 120, a second thickness measuring unit 130, a storage unit 140, an input unit 150 and a display unit 160. [

테라헤르츠파 검출 장치(110)는 테라헤르츠파를 발생시켜 측정 대상물(또는 샘플)에 조사하고, 측정 대상물을 투과한 테라헤르츠파를 검출한다. 이렇게 검출된 테라헤르츠파는 제1 두께 측정부(120) 및/또는 제2 두께 측정부(130)가 측정 대상물의 두께를 측정하는데 이용된다. The terahertz wave detecting device 110 generates a terahertz wave to irradiate a measurement target (or sample), and detects a terahertz wave transmitted through the measurement target. The terahertz wave thus detected is used by the first thickness measuring unit 120 and / or the second thickness measuring unit 130 to measure the thickness of the measurement object.

테라헤르츠파 검출 장치(110)의 구체적인 구성 및 동작은 도 2를 이용하여 설명한다. 테라헤르츠파(terahertz wave, THz wave)는 적외선과 마이크로파의 중간 영역에 해당하는 전자기파로 약 0.1~10 THz의 주파수(파장 1 mm ~ 30 μm)를 갖는 전자기파이다. The specific configuration and operation of the terahertz wave detecting device 110 will be described with reference to Fig. A terahertz wave (THz wave) is an electromagnetic wave corresponding to an intermediate region between an infrared ray and a microwave, and is an electromagnetic wave having a frequency of about 0.1 to 10 THz (wavelength 1 mm to 30 μm).

또한, 테라헤르츠파는 광학적으로 금속을 제외한 거의 모든 물질(플라스틱, 나무, 종이, 직물 등)에 대하여 매우 낮은 유전상수를 가지므로, 거의 손실 없이 물질을 잘 투과한다. In addition, the terahertz wave has a very low dielectric constant for almost all materials (plastic, wood, paper, fabric, etc.

테라헤르츠파 검출 장치(110)는 광 정류(optical rectification) 방식을 이용하여 테라헤르츠파를 발생시키는 것으로, 레이저 빔 생성기(111), 빔 분리기(112), 광 지연기(113), 제1 ZnTe 결정(114), 제1 반사 미러(115), 제2 반사 미러(117), 제2 ZnTe 결정(118) 및 검출기(119)를 포함한다. The terahertz wave detecting device 110 generates a terahertz wave using an optical rectification method and includes a laser beam generator 111, a beam splitter 112, a light retarder 113, a first ZnTe And includes a crystal 114, a first reflection mirror 115, a second reflection mirror 117, a second ZnTe crystal 118, and a detector 119.

레이저 빔 생성기(111)는 50fs 펄스폭, 800㎚ 발진 파장 및 4㎲의 펄스 간격을 갖는 펨토초 레이저 빔을 생성한다. 이 같은 펨토초 레이저 빔의 특성은 일 예에 불과하며, 펄스폭, 발진 파장 및 펄스 간격은 다른 값을 가질 수도 있다. The laser beam generator 111 generates a femtosecond laser beam having a pulse length of 50 fs, an oscillation wavelength of 800 nm, and a pulse interval of 4 s. The characteristics of such a femtosecond laser beam is merely an example, and the pulse width, the oscillation wavelength, and the pulse interval may have different values.

빔 분리기(112)는 펨토초 레이저 빔을 제1 빔과 제2 빔으로 분리한다. 여기서, 제1 빔은 테라헤르츠파 생성을 위한 여기빔(pump beam)이고, 제2 빔은 테라헤르츠파 측정을 위한 검출빔(probe beam)이 될 수 있다. The beam splitter 112 separates the femtosecond laser beam into a first beam and a second beam. Here, the first beam may be a pump beam for generating a terahertz wave, and the second beam may be a probe beam for a terahertz wave measurement.

제1 ZnTe 결정(114)은 제1 빔이 입사되면, 테라헤르츠파를 발생시킨다. 구체적으로, 제1 빔이 제1 ZnTe 결정(114)에 입사되면, 제1 ZnTe 결정(114) 내에 순시 분극(transient polarization, P(t))를 유지하고, 이 순시 분극의 2차 시간 미분에 비례(∂2P(t)/∂t2)하는 테라헤르츠파를 생성한다. 즉, 광정류 방법으로 테라헤르츠파를 생성한다. The first ZnTe crystal 114 generates a terahertz wave when the first beam is incident. More specifically, when the first beam is incident on the first ZnTe crystal 114, a transient polarization P (t) is maintained in the first ZnTe crystal 114, and the second time differential of the instant polarization Produces a terahertz wave proportional (∂ 2 P (t) / ∂t 2 ). That is, a terahertz wave is generated by a light rectification method.

제1 반사 미러(115)는 제1 ZnTe 결정(114)에서 생성된 테라헤르츠파를 측정 대상물(116)로 포커싱한다. 여기서, 제1 반사 미러(115)는 여러 개의 파라볼릭 미러(parabolic mirror)를 포함할 수 있다. The first reflection mirror 115 focuses the terahertz wave generated from the first ZnTe crystal 114 to the measurement object 116. Here, the first reflection mirror 115 may include a plurality of parabolic mirrors.

한편, 테라헤르츠파가 측정 대상물(116)을 투과하게 되면, 테라헤르츠파에 변형이 발생한다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 측정 대상물(116)을 투과하기 전(E0(t))과, 투과한 후(E(t))의 테라헤르츠파의 펄스 폭 및 크기 등이 달라질 수 있다. On the other hand, when the terahertz wave is transmitted through the measurement object 116, the terahertz wave is deformed. That is, as shown in FIG. 3, the pulse width and the size of the terahertz wave before and after transmission (E 0 (t)) of the measurement object 116 can be changed have.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 측정 대상물(116)로 포커싱된 테라헤르츠파는 약 300㎛ 크기를 갖는다. 측정 대상물(116)이 1㎝×1㎝ 크기를 갖는다고 가정할 때, 테라헤르츠파를 이용하여 측정 대상물(116)의 두께를 전체적으로 측정하거나, 여러 지점에서 측정하여 측정 대상물(116)의 두께 균일도를 측정할 수 있다. Further, as shown in Fig. 4, the terahertz wave focused by the measurement object 116 has a size of about 300 mu m. Assuming that the measurement object 116 has a size of 1 cm x 1 cm, the thickness of the measurement object 116 may be measured as a whole using a terahertz wave, or may be measured at various points to determine the thickness uniformity of the measurement object 116 Can be measured.

제2 반사 미러(117)는 측정 대상물(116)을 투과한 테라헤르츠파를 반사시켜 제2 ZnTe 결정(118)로 포커싱한다. 여기서, 제2 반사 미러(117)는 여러 개의 파라볼릭 미러(parabolic mirror)를 포함할 수 있다.The second reflection mirror 117 reflects the terahertz wave transmitted through the measurement object 116 and focuses the second THz crystal 118 onto the second ZnTe crystal 118. Here, the second reflection mirror 117 may include a plurality of parabolic mirrors.

제2 ZnTe 결정(118)은 측정 대상물(116)을 투과한 테라헤르츠파를 입사 받으며, 광 지연기(113)를 거친 제2 빔을 입사 받는다. 여기서, 제2 빔은 광 지연기(113)에 의해 시간 지연되어 테라헤르츠파와 시간차를 두고 제2 ZnTe 결정(118)에 입사될 수 있다. 이 같이, 테라헤르츠파와 제1 빔이 제2 ZnTe 결정(118)에 입사될 경우, 광전효과(linear electro optic effect 또는 Pockels effect)가 발생하여 테라헤르츠파의 전기장은 제2 ZnTe 결정(118) 내에서 복굴절(birefringence)을 유도한다. 이 복굴절된 제2 ZnTe 결정(118)에 입사된 제2 빔의 위상 지연(Δφ)을 발생시킨다. 이때, 위상 지연(Δφ)은 테라헤르츠파의 전기장 세기(ETHz)와 비례하므로, 위상 지연(Δφ)을 모니터링하여 테라헤르츠파의 전기장 세기(ETHz)를 검출할 수 있다. 이 같이 위상 지연(Δφ)이 발생된 제2 빔은 λ/4 파장판(quarter wave plate)(미도시)를 거쳐 타원 편광이 되고, 프리즘(Wallaston Prism)에 의해 강도가 다른 두 개의 편광 성분(p-파, s-파)으로 나눠져 검출기(119)로 입사하게 된다. The second ZnTe crystal 118 receives a terahertz wave transmitted through the measurement object 116 and receives a second beam through the optical retarder 113. Here, the second beam may be delayed by the optical retarder 113 and incident on the second ZnTe crystal 118 with a time difference from the terahertz wave. When a terahertz wave and a first beam are incident on the second ZnTe crystal 118, a linear electro-optic effect or a Pockels effect is generated, so that the electric field of the terahertz wave is transmitted to the second ZnTe crystal 118 Which leads to birefringence. Thereby generating a phase delay ?? of the second beam incident on the birefringent second ZnTe crystal 118. At this time, the phase delay (Δφ) is proportional to the electric field intensity of the terahertz wave (E THz), by monitoring the phase delay (Δφ) it can detect the electric field strength (E THz) in the terahertz wave. The second beam having the phase delay DELTA phi is converted to elliptically polarized light through a quarter wave plate (not shown), and two polarized components having different intensities are generated by a prism (Wallaston Prism) p-wave, and s-wave), and is incident on the detector 119.

검출기(119)는 평형 광다이오드 및 검출 회로를 포함할 수 있다. 여기서, 평형 광 다이오드에 입사한 두 개의 편광 성분에 의해 검출 회로에 전류가 흐르게 되며, 검출 회로는 이 전류를 이용하여 테라헤르츠파를 검출할 수 있다.
The detector 119 may include a balanced photodiode and a detection circuit. Here, a current flows to the detection circuit by two polarized light components incident on the balanced photodiode, and the detection circuit can detect the terahertz wave using this current.

본 발명의 실시예에 따르면, 테라헤르츠파 검출 장치(110)는 투명 기판에 테라헤르츠파를 조사하고, 투명 기판을 투과하여 검출된 제1 테라헤르츠파를 제1 두께 측정부(120)로 전달한다. 이 같이, 투명 기판에 대한 테라헤르츠파 검출이 완료되면, 투명 기판 상에 투명 박막을 형성하는 공정을 수행할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the terahertz wave detecting apparatus 110 irradiates a terahertz wave to a transparent substrate, transmits the first terahertz wave detected by the transparent substrate to the first thickness measuring unit 120 do. Thus, when the detection of the terahertz wave on the transparent substrate is completed, a step of forming a transparent thin film on the transparent substrate can be performed.

투명 박막은 폴리아크릴계(Polyacrylic based) 합성 물질이 될 수 있으며, 투명 기판 상에 액체 형태의 합성 물질을 코팅한 후 UV 경화시키는 방식으로 형성될 수 있다.The transparent thin film may be a polyacrylic based synthetic material, or may be formed by coating a liquid type synthetic material on a transparent substrate and UV curing the transparent thin film.

또한, 테라헤르츠파 검출 장치(110)는 투명 기판 및 투명 박막에 테라헤르츠파를 조사하고, 투명 기판 및 투명 박막을 투과하여 검출된 제2 테라헤르츠파를 제2 두께 측정부(130)로 전달한다. The terahertz wave detecting device 110 irradiates the transparent substrate and the transparent thin film with a terahertz wave and transmits the detected second terahertz wave transmitted through the transparent substrate and the transparent thin film to the second thickness measuring unit 130 do.

저장부(140)는 제1 및 제2 테라헤르츠파의 검출이 완료되면, 이를 저장한다.The storage unit 140 stores the first and second terahertz waves when they are detected.

제1 두께 측정부(120)는 제1 테라헤르츠파를 이용하여 투명 기판의 제1 두께를 측정한다. 여기서, 제1 두께는 아래의 수학식 1을 이용하여 측정될 수 있으며, 측정된 제1 두께는 저장부(140)에 저장될 수 있다. The first thickness measuring unit 120 measures the first thickness of the transparent substrate using the first terahertz wave. Here, the first thickness may be measured using Equation (1) below, and the measured first thickness may be stored in the storage portion 140.

Figure pat00005
Figure pat00005

수학식 1에서, D1은 제1 두께, c는 빛의 속도, n1은 투명 기판의 굴절률, Δf1은 테라헤르츠파가 투명 기판을 투과하면서 발생된 제1 공진 주파수 간격이다. 여기서, 빛의 속도는 3×108㎧이고, n1은 투명 기판의 종류에 따라 달라질 수 있다. In Equation 1, D 1 is a first thickness, c is a speed of light, n 1 is a refractive index of a transparent substrate, and Δf 1 is a first resonance frequency interval generated when a terahertz wave is transmitted through a transparent substrate. Here, the speed of light is 3 × 10 8 Ω, and n 1 can be changed depending on the type of the transparent substrate.

본 발명에서 투명 기판은 PET(poly-ethylene-terephthalate), PC(poly-carbonate) 및 PI(poly-imide) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 또한, PET의 굴절률은 2.83이고, PC의 굴절률은 1.54이며, PI의 굴절률은 1.89일 수 있다. 또한, Δf1은 투명 기판을 투과하여 검출된 제1 테라헤르츠파의 공진 주파수 간격이다. In the present invention, the transparent substrate may be formed of one of PET (poly-ethylene-terephthalate), PC (poly-carbonate) and PI (poly-imide). Also, the refractive index of PET is 2.83, the refractive index of PC is 1.54, and the refractive index of PI may be 1.89. Further,? F 1 is the resonance frequency interval of the first terahertz wave detected through the transparent substrate.

제2 두께 측정부(130)는 제2 테라헤르츠파와, 투명 기판의 제1 두께를 이용하여 투명 박막의 제2 두께를 측정한다. 여기서, 제2 두께는 아래의 수학식 2를 이용하여 측정될 수 있다.The second thickness measuring unit 130 measures the second thickness of the transparent thin film using the second THz wave and the first thickness of the transparent substrate. Here, the second thickness can be measured using the following equation (2).

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서, D2 는 제2 두께, n2는 투명 박막의 굴절률, Δf2는 투명 기판 및 투명 박막을 투과하여 검출된 제2 테라헤르츠파의 공진 주파수 간격, n1은 투명 기판의 굴절률, D1은 수학식 1을 통해 측정된 투명 기판의 제1 두께이다. 또한, 제1 두께 및 제2 두께를 측정함에 있어서, 투명 기판의 굴절률, 투명 박막의 굴절률 및 빛의 속도 등은 입력부(150)를 통해 입력 받을 수 있다. 여기서, 입력부(150)는 키보드, 마우스, 터치 패드 또는 조이스틱 등이 될 수 있다.Here, D 2 is the second thickness, n 2 is the refractive index of the transparent film, Δf 2 is the resonant frequency interval of the second terahertz wave detected passes through the transparent substrate and the transparent thin film, n 1 is the refractive index of the transparent substrate, D 1 Is the first thickness of the transparent substrate measured through Equation (1). Further, in measuring the first thickness and the second thickness, the refractive index of the transparent substrate, the refractive index of the transparent thin film, and the speed of light may be input through the input unit 150. Here, the input unit 150 may be a keyboard, a mouse, a touch pad, a joystick, or the like.

한편, 입력부(150)는 이동 제어 명령을 입력받는다. 여기서, 이동 제어 명령이란 테라헤르츠파 검출 장치(110)를 통해 발생된 테라헤르츠파를 투명 기판 또는 투명 박막에 조사 및 투과시킬 때, 그 조사 및 투과 위치를 이동시키기 위한 신호가 될 수 있다. 따라서, 테라헤르츠파 검출 장치(110)는 이동 제어 명령에 따라 제1 ZnTe 결정(114), 제1 반사 미러(115), 제2 반사 미러(117) 및 제2 ZnTe 결정(118)을 x축, y축, z축 중 적어도 어느 하나의 방향으로 이동시키면서 투명 기판 또는 투명 박막을 투과한 테라헤르츠파를 검출할 수 있다. On the other hand, the input unit 150 receives the movement control command. Here, the movement control command may be a signal for moving the irradiation and transmission position when irradiating and transmitting the terahertz wave generated through the terahertz wave detecting device 110 to the transparent substrate or the transparent thin film. Accordingly, the terahertz wave detecting device 110 outputs the first ZnTe crystal 114, the first reflecting mirror 115, the second reflecting mirror 117, and the second ZnTe crystal 118 to the x-axis , the y-axis, and the z-axis, the terahertz wave transmitted through the transparent substrate or the transparent thin film can be detected.

제1 두께 측정부(120)는 투명 기판에서 이동되며 검출된 제1 테라헤르츠파를 이용하여 제1 테라헤르츠파의 검출 위치에 따른 투명 기판의 제1 두께를 측정할 수 있다. The first thickness measuring unit 120 can measure the first thickness of the transparent substrate according to the detection position of the first terahertz wave using the first terahertz wave that is moved in the transparent substrate and detected.

또한, 제2 두께 측정부(130)는 투명 박막에서 이동되며 검출된 제2 테라헤르츠파를 이용하여 제2 테라헤르츠파의 검출 위치에 따른 투명 박막의 제2 두께를 측정할 수 있다. In addition, the second thickness measuring unit 130 may measure the second thickness of the transparent thin film according to the detection position of the second THz using the second THz wave transmitted through the transparent thin film.

디스플레이부(160)는 제1 두께 측정부(120)에서 측정된 제1 두께 또는 제2 두께 측정부(130)에서 측정된 제2 두께를 디스플레이한다. 특히, 투명 기판 또는 투명 박막 상에서 테라헤르츠파의 검출 위치를 이동하면서 제1 두께 또는 제2 두께가 측정될 경우, 디스플레이부(160)는 제1 테라헤르츠파 또는 제2 테라헤르츠파의 검출 위치에 따른 제1 두께 또는 제2 두께를 디스플레이 할 수 있다. 따라서, 투명 기판 또는 투명 박막의 두께 균일도를 실시간으로 모니터링할 수 있다.The display unit 160 displays the first thickness measured by the first thickness measuring unit 120 or the second thickness measured by the second thickness measuring unit 130. In particular, when the first thickness or the second thickness is measured while moving the detection position of the terahertz wave on the transparent substrate or the transparent thin film, the display unit 160 displays the first or second terahertz wave at the detection position of the first terahertz wave or the second terahertz wave The first thickness or the second thickness can be displayed. Therefore, the thickness uniformity of the transparent substrate or the transparent thin film can be monitored in real time.

도 1에 따르면, 광학적 특성이 유사한, 투명 기판과 투명 박막이 겹쳐져 있더라도, 투명 박막의 두께를 측정할 수 있다. 또한, 테라헤르츠파를 이용하여 비접촉/비파괴 방식으로 투명 박막의 두께를 측정함으로써, 두께 측정으로 인한 박막 손상을 방지할 수 있다.1, the thickness of the transparent thin film can be measured even if the transparent substrate and the transparent thin film overlap with each other with similar optical characteristics. Further, by measuring the thickness of the transparent thin film in a non-contact / non-destructive manner using a terahertz wave, it is possible to prevent thin film damage due to thickness measurement.

도 1에서 투명 박막의 두께 측정 장치(100)는 테라헤르츠파 검출 장치(110)와 점선으로 표시된 두께 측정 구성들(120, 130, 140, 150)을 포함하는 것으로 설명하였으나, 두께 측정 구성들(120, 130, 140, 150)만 포함할 수도 있다.1, the transparent thin film thickness measuring apparatus 100 is described as including the terahertz wave detecting apparatus 110 and the thickness measuring structures 120, 130, 140 and 150 indicated by dashed lines, 120, 130, 140, 150).

즉, 투명 박막의 두께 측정 장치(100)는 테라헤르츠파 검출 장치(110)에서 검출된 제1 및 제2 테라헤르츠파에 대한 데이터를 별도로 수신할 수 있으며, 그 데이터를 이용하여 투명 기판 및/또는 투명 박막의 두께를 측정할 수 있다. 이 경우, 투명 박막의 두께 측정 장치(100)는 PC(Personal Computer)가 될 수 있으며, 또는 두께 측정을 위해 구성된 연산 장치가 될 수 있다.
That is, the transparent thin film thickness measuring apparatus 100 can separately receive data for the first and second terahertz waves detected by the terahertz wave detecting apparatus 110, Or the thickness of the transparent thin film can be measured. In this case, the transparent thin film thickness measuring apparatus 100 may be a personal computer (PC) or a computing device configured for thickness measurement.

도 5a 내지 도 5d는 투명 기판과, 투명 박막이 형성된 투명 기판을 촬영한 SEM 사진이다. 여기서, 투명 기판은 PET 기판 및 PC 기판이 될 수 있다. 5A to 5D are SEM photographs of a transparent substrate and a transparent substrate on which a transparent thin film is formed. Here, the transparent substrate may be a PET substrate and a PC substrate.

도 5a는 PET 기판을 촬영한 SEM 사진이고, 도 5b는 PC 기판을 촬영한 SEM 사진이다. SEM 사진 상에서 PET 기판은 106.5㎛ 두께로 측정되었고, PC 기판은 97.3㎛ 두께로 측정되었다. 5A is an SEM photograph of a PET substrate, and FIG. 5B is an SEM photograph of a PC substrate. On the SEM image, the PET substrate was measured to have a thickness of 106.5 μm, and the PC substrate was measured to have a thickness of 97.3 μm.

한편, 도 5c는 PET 기판 상에 투명 박막(TF)이 형성된 구조물을 촬영한 SEM 사진이다. SEM 사진 상에서 PET 기판은 91.9㎛ 두께로 측정되고, 투명 박막(TF)은 28.4㎛ 두께로 측정되어, PET 기판 및 투명 박막(TF)은 120.3㎛ 두께가 되는 것을 알 수 있다. On the other hand, FIG. 5C is a SEM photograph of a structure in which a transparent thin film (TF) is formed on a PET substrate. On the SEM photograph, the PET substrate was measured to have a thickness of 91.9 μm, the transparent thin film (TF) was measured to be 28.4 μm, and the PET substrate and the transparent thin film (TF) had a thickness of 120.3 μm.

또한, 도 5d는 PC 기판 상에 투명 박막(TF)이 형성된 구조물을 촬영한 SEM 사진이다. SEM 사진 상에서 PC 기판은 93.7㎛ 두께로 측정되고, 투명 박막(TF)는 10.1㎛ 두께로 측정되어, PC 기판 및 투명 박막(TF)은 103.8㎛ 두께가 되는 것을 알 수 있다.
5D is a SEM photograph of a structure having a transparent thin film (TF) formed on a PC substrate. In the SEM photograph, the PC substrate was measured to be 93.7 μm thick, the transparent thin film (TF) was measured to be 10.1 μm thick, and the PC substrate and the transparent thin film (TF) were found to be 103.8 μm thick.

도 6a 내지 도 6d는 투명 기판을 투과한 테라헤르츠파 및 투과도를 나타내는 그래프이다. 여기서, 투명 기판은 PET 기판 및 PC 기판이 될 수 있다. 6A to 6D are graphs showing the THz wave transmitted through the transparent substrate and the transmittance. Here, the transparent substrate may be a PET substrate and a PC substrate.

도 6a 및 도 6b는 도 5a에서 이용된 PET 기판을 투과한 테라헤르츠파 및 투과도를 나타낸다. 여기서, 도 6a는 PET 기판을 투과하기 전(E0(t))과 PET 기판을 투과한 후(E(t))의 제1 테라헤르츠파를 나타내는 그래프이다. 여기서, PET 기판을 투과한 후(E(t))의 제1 테라헤르츠파는 도 1에 도시된 테라헤르츠파 검출 장치(110)의 검출기(119)를 통해 얻어지는 신호 파형이다. 6A and 6B show the THz wave transmitted through the PET substrate used in FIG. 5A and the transmittance. Here, FIG. 6A is a graph showing the first terahertz wave after passing through the PET substrate (E 0 (t)) and after passing through the PET substrate (E (t)). Here, the first terahertz wave after passing through the PET substrate (E (t)) is a signal waveform obtained through the detector 119 of the terahertz wave detecting device 110 shown in FIG.

도 6b는 E0(t) 및 E(t)를 푸리에 변환하여 각각 E0(ω) 및 E(ω)를 산출하고, E0(ω)과 E(ω)의 비를 이용하여 주파수에 따른 제1 테라헤르츠파의 투과도를 나타낸 그래프이다. 도 6b를 참조하면, 제1 테라헤르츠의 공진 주파수 간격(Δf1)은 0.5THz임을 알 수 있다. 따라서, 수학식 1을 이용하여 PET 기판의 제1 두께를 측정할 수 있다. Fig. 6b, using the ratio of E 0 (t) and E (t) the Fourier transform to calculate E 0 (ω) and E (ω), respectively, and E 0 (ω) and E (ω) with respect to the frequency 1 is a graph showing the transmittance of the first THz wave. Referring to FIG. 6B, it can be seen that the resonance frequency interval? F 1 of the first terahertz is 0.5 THz. Therefore, the first thickness of the PET substrate can be measured using Equation (1).

즉, 제1 테라헤르츠의 공진 주파수 간격(Δf1)과, PET의 굴절률(n1=2.83) 및 빛의 속도(c=3×108㎧)를 상기 수학식 1에 적용하면, PET 기판의 두께는 106㎛로 측정될 수 있다. 이는 도 5a에 도시된 SEM 사진에서 측정된 PET 기판의 두께(106.5㎛)와 근사한 것임을 알 수 있다. That is, when the resonance frequency interval? F 1 of the first terahertz, the refractive index of PET (n 1 = 2.83), and the speed of light (c = 3 × 10 8 ㎧) The thickness can be measured as 106 mu m. It can be seen that this is close to the thickness (106.5 mu m) of the PET substrate measured in the SEM photograph shown in Fig. 5A.

한편, 도 6c 및 도 6d는 도 5b에서 이용된 PC 기판을 투과한 테라헤르츠파 및 투과도를 나타낸다. 여기서, 도 6c는 PC 기판을 투과하기 전(E0(t))과 PC 기판을 투과한 후(E(t))의 제1 테라헤르츠파를 나타내는 그래프이다. 6C and 6D show the THz wave transmitted through the PC substrate used in FIG. 5B and the transmittance. Here, FIG. 6C is a graph showing the first terahertz wave after passing through the PC substrate (E 0 (t)) and after passing through the PC substrate (E (t)).

도 6d는 E0(t) 및 E(t)를 푸리에 변환하여 각각 E0(ω) 및 E(ω)를 산출하고, E0(ω)과 E(ω)의 비를 이용하여 주파수에 따른 제1 테라헤르츠파의 투과도를 나타낸 그래프이다. 도 6d를 참조하면, 제1 테라헤르츠의 공진 주파수 간격(Δf1)은 1.0THz임을 알 수 있다. 따라서, 수학식 1을 이용하여 PC 기판의 제1 두께를 측정할 수 있다. Figure 6d is using the ratio of E 0 (t) and E (t) the Fourier transform to calculate E 0 (ω) and E (ω), respectively, and E 0 (ω) and E (ω) with respect to the frequency 1 is a graph showing the transmittance of the first THz wave. Referring to FIG. 6D, it can be seen that the resonance frequency interval? F 1 of the first terahertz is 1.0 THz. Therefore, the first thickness of the PC substrate can be measured using Equation (1).

즉, 제1 테라헤르츠의 공진 주파수 간격(Δf1)과, PC의 굴절률(n1=1.54) 및 빛의 속도(c=3×108㎧)를 상기 수학식 1에 적용하면, PC 기판의 두께는 97.4㎛로 측정될 수 있다. 이는 도 5b에 도시된 SEM 사진에서 측정된 PC 기판의 두께(97.3㎛)와 근사한 것임을 알 수 있다. That is, when the resonance frequency interval? F 1 of the first terahertz, the refractive index of PC (n 1 = 1.54) and the speed of light (c = 3 × 10 8 ㎧) The thickness can be measured to be 97.4 占 퐉. This is close to the thickness (97.3 mu m) of the PC substrate measured in the SEM photograph shown in Fig. 5B.

도 6b 및 도 6d를 이용하여 각각 측정된 PET 기판과 PC 기판의 두께는 SEM 사진을 통해 각각 측정된 PET 기판과 PC 기판의 두께와, ±0.5㎛ 이내의 오차 범위를 갖는 것으로, 테라헤르츠파를 이용하여 비접촉 방식으로 기판의 두께를 측정하는 경우 정확도가 높은 것을 알 수 있다.
The thicknesses of the PET substrate and the PC substrate measured using the SEM photographs of FIGS. 6B and 6D, respectively, have thicknesses of the PET substrate and the PC substrate measured within the range of ± 0.5 μm, It can be seen that the accuracy is high when the thickness of the substrate is measured in a non-contact manner.

도 7a 내지 도 7d는 투명 박막이 형성된 투명 기판을 투과한 테라헤르츠파 및 투과도를 나타내는 그래프이다. 여기서, 투명 기판은 PET 기판 및 PC 기판이 될 수 있고, PET 기판 및 PC 기판 각각에 투명 박막(TF)을 형성하여 제2 테라헤르츠파를 검출하였다. 설명의 편의를 위하여, 투명 박막(TF)이 형성된 PET 기판은 "TF/PET"로 표기하고, 투명 박막(TF)이 형성된 PC 기판은 "TF/PC"로 표기한다. 7A to 7D are graphs showing the THz wave transmitted through the transparent substrate on which the transparent thin film is formed and the transmittance. Here, the transparent substrate may be a PET substrate and a PC substrate, and a transparent thin film (TF) is formed on each of the PET substrate and the PC substrate to detect a second THz wave. For convenience of explanation, a PET substrate on which a transparent thin film (TF) is formed is denoted by "TF / PET", and a PC substrate on which a transparent thin film (TF) is formed is denoted by "TF / PC".

도 7a 및 도 7b는 도 5c에서 이용된 TE/PET를 투과한 테라헤르츠파 및 투과도를 나타낸다. 여기서, 도 7a는 TF/PET를 투과하기 전(E0(t))과 TF/PET를 투과한 후(E(t))의 제2 테라헤르츠파를 나타내는 그래프이다. 여기서, TF/PET를 투과한 후(E(t))의 제2 테라헤르츠파는 도 1에 도시된 테라헤르츠파 검출 장치(110)의 검출기(119)를 통해 얻어지는 신호 파형이다.FIGS. 7A and 7B show the THz wave transmitted through TE / PET and the transmittance used in FIG. 5C. 7A is a graph showing a second terahertz wave after passing through TF / PET (E 0 (t)) and after passing through TF / PET (E (t)). Here, the second terahertz wave after passing through the TF / PET (E (t)) is a signal waveform obtained through the detector 119 of the terahertz wave detecting device 110 shown in FIG.

도 7b는 E0(t) 및 E(t)를 푸리에 변환하여 각각 E0(ω) 및 E(ω)를 산출하고, E0(ω)과 E(ω)의 비를 이용하여 주파수에 따른 제2 테라헤르츠파의 투과도를 나타낸 그래프이다. 도 7b를 참조하면, 제2 테라헤르츠파의 공진 주파수 간격(Δf2)은 0.38THz임을 알 수 있다. 따라서, 수학식 2를 이용하여 TF의 제2 두께를 측정할 수 있다. Figure 7b by using a ratio of E 0 (t) and E (t) the Fourier transform to calculate E 0 (ω) and E (ω), respectively, and E 0 (ω) and E (ω) with respect to the frequency 2 is a graph showing the transmittance of the second THz wave. Referring to FIG. 7B, it can be seen that the resonance frequency interval? F 2 of the second terahertz wave is 0.38 THz. Therefore, the second thickness of TF can be measured using Equation (2).

즉, 제2 테라헤르츠의 공진 주파수 간격(Δf2)과, PET의 굴절률(n1=2.83), TF의 굴절률(n2=4.6), 수학식 1을 통해 미리 측정된 제1 두께(91.9㎛) 및 빛의 속도(c=3×108㎧)를 상기 수학식 2에 적용하면, TF의 두께는 29.3㎛로 측정될 수 있다. 이는 도 5c에서 도시된 SEM 사진에서 측정된 TF의 두께(28.4㎛)와 근사한 것임을 알 수 있다.That is, the second resonance frequency interval of terahertz (Δf 2) and the refractive index of the PET (n 1 = 2.83), the refractive index of the TF (n 2 = 4.6), the first thickness measured in advance by the following equation 1 (91.9㎛ ) And the speed of light (c = 3 x 10 < 8 >) are applied to Equation (2), the thickness of TF can be measured to be 29.3 mu m. It can be seen that this is close to the thickness of the TF (28.4 mu m) measured in the SEM photograph shown in Fig. 5C.

한편, 도 7c 및 도 7d는 도 5d에서 이용된 TE/PC를 투과한 테라헤르츠파 및 투과도를 나타낸다. 여기서, 도 7c는 TF/PC를 투과하기 전(E0(t))과 PC 기판을 투과한 후(E(t))의 제2 테라헤르츠파를 나타내는 그래프이다. On the other hand, Figs. 7C and 7D show the THz waves transmitted through TE / PC and the transmittance used in Fig. 5D. 7C is a graph showing a second terahertz wave after passing through TF / PC (E 0 (t)) and after passing through a PC substrate (E (t)).

도 7d는 E0(t) 및 E(t)를 푸리에 변환하여 각각 E0(ω) 및 E(ω)를 산출하고, E0(ω)과 E(ω)의 비를 이용하여 주파수에 따른 제2 테라헤르츠파의 투과도를 나타낸 그래프이다. 도 7d를 참조하면, 제2 테라헤르츠파의 공진 주파수 간격(Δf2)은 0.79THz임을 알 수 있다. 따라서, 수학식 2를 이용하여 TF의 제2 두께를 측정할 수 있다. Figure 7d is by using the ratio of E 0 (t) and E (t) the Fourier transform to calculate E 0 (ω) and E (ω), respectively, and E 0 (ω) and E (ω) with respect to the frequency 2 is a graph showing the transmittance of the second THz wave. Referring to FIG. 7D, it can be seen that the resonance frequency interval? F 2 of the second THz wave is 0.79 THz. Therefore, the second thickness of TF can be measured using Equation (2).

즉, 제2 테라헤르츠파의 공진 주파수 간격(Δf2)과, PC의 굴절률(n1=1.54), TF의 굴절률(n2=4.6), 수학식 1을 통해 측정된 제1 두께(93.7㎛) 및 빛의 속도(c=3×108㎧)를 상기 수학식 2에 적용하면, TF의 두께는 9.9㎛로 측정될 수 있다. 이는 도 5d에 도시된 SEM 사진에서 측정된 TF의 두께(10.1㎛)와 근사한 것임을 알 수 있다. That is, the second resonant frequency of the terahertz wave interval (Δf 2) and the refractive index of the PC (n 1 = 1.54), the refractive index of the TF (n 2 = 4.6), the first thickness measured by the following equation 1 (93.7㎛ ) And the speed of light (c = 3 x 10 < 8 >) are applied to Equation (2), the thickness of TF can be measured to 9.9 mu m. This is close to the thickness (10.1 mu m) of the TF measured in the SEM photograph shown in Fig. 5D.

도 7b 및 도 7d를 이용하여 각각 측정된 TF의 두께는 도 5c 및 도 5d에 도시된 SEM 사진을 통해 각각 측정된 TF의 두께와, ±1.0㎛ 이내의 오차 범위를 갖는 것으로, 테라헤르츠파를 이용하여 TF의 두께를 측정하는 경우 정확도가 높은 것을 알 수 있다. 7B and 7D, the thicknesses of the TFs measured respectively by the SEM photographs shown in FIGS. 5C and 5D have an error range of ± 1.0 μm and the thickness of the TF measured respectively. It can be seen that the accuracy is high when the thickness of the TF is measured.

또한, TF/PEC 또는 TF/PC 상에서 테라헤르츠파가 조사 및 투과되는 위치를 이동시킴으로써, 약 30㎝×30㎝ 크기를 갖는 대면적 TF/PEC 또는 대면적 TF/PC에 대해서도 TF의 두께를 측정할 수 있고, TF의 두께를 여러 지점에서 측정하여 디스플레이함으로써, 두께 균일도를 실시간으로 모니터링할 수 있다.
In addition, the thickness of the TF can be measured for a large area TF / PEC or a large area TF / PC having a size of about 30 cm x 30 cm by moving the position where the terahertz waves are irradiated and transmitted on the TF / PEC or TF / And the thickness uniformity can be monitored in real time by displaying the thickness of the TF by measuring at various points.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.

100: 투명 박막의 두께 측정 장치
110: 테라헤르츠파 검출 장치
120: 제1 두께 측정부
130: 제2 두께 측정부
140: 저장부
150: 입력부
160: 디스플레이부
100: Transparent thin film thickness measuring device
110: terahertz wave detecting device
120: first thickness measuring section
130: second thickness measuring unit
140:
150:
160:

Claims (14)

테라헤르츠파를 발생시켜 측정 대상물을 투과한 테라헤르츠파를 검출하는 테라헤르츠파 검출 장치;
투명 기판을 투과하여 검출된 제1 테라헤르츠파를 이용하여 상기 투명 기판의 제1 두께를 측정하는 제1 두께 측정부; 및
상기 투명 기판 상에 형성된 투명 박막을 투과하여 검출된 제2 테라헤르츠파와, 상기 제1 두께를 이용하여 상기 투명 박막의 제2 두께를 측정하는 제2 두께 측정부
를 포함하는 투명 박막의 두께를 측정하는 장치.
A terahertz wave detecting device for generating a terahertz wave to detect a terahertz wave transmitted through the object to be measured;
A first thickness measuring unit that measures a first thickness of the transparent substrate using a first terahertz wave transmitted through the transparent substrate; And
A second thickness measurement unit for measuring a second thickness of the transparent thin film using the first thickness, and a second thickness measurement unit for measuring a second thickness of the transparent thin film using the first thickness,
And the thickness of the transparent thin film.
제1항에 있어서,
상기 검출된 제1 및 제2 테라헤르츠파, 상기 제1 두께를 저장하는 저장부
를 더 포함하는 투명 박막의 두께를 측정하는 장치.
The method according to claim 1,
The first and second terahertz waves detected, the storage unit storing the first thickness,
The thickness of the transparent thin film.
제1항에 있어서,
상기 제1 두께 측정부는,
하기의 수학식에 의해 상기 제1 두께를 측정하는, 투명 박막의 두께를 측정하는 장치:
Figure pat00007

여기서, D1은 상기 제1 두께, c는 빛의 속도, n1은 상기 투명 기판의 굴절률, Δf1은 상기 투명 기판을 투과하여 검출된 상기 제1 테라헤르츠파의 공진 주파수 간격이다.
The method according to claim 1,
Wherein the first thickness measuring unit comprises:
An apparatus for measuring a thickness of a transparent thin film which measures the first thickness by the following equation:
Figure pat00007

Here, D 1 is the first thickness, c is the speed of light, n 1 is the refractive index of the transparent substrate, and Δf 1 is the resonance frequency interval of the first THz wave detected through the transparent substrate.
제3항에 있어서,
상기 제2 두께 측정부는,
하기의 수학식에 의해 상기 제2 두께를 측정하는, 투명 박막의 두께를 측정하는 장치:
Figure pat00008

여기서, D2 는 상기 제2 두께, n2는 상기 투명 박막의 굴절률, Δf2는 상기 투명 기판 및 상기 투명 박막을 투과하여 검출된 상기 제2 테라헤르츠파의 공진 주파수 간격, n1은 상기 투명 기판의 굴절률, D1은 상기 제1 두께이다.
The method of claim 3,
Wherein the second thickness measuring unit comprises:
An apparatus for measuring a thickness of a transparent thin film which measures the second thickness by the following equation:
Figure pat00008

Here, D 2 is the second thickness, n 2 is the refractive index of the transparent thin film, f 2 is the resonance frequency interval of the second terahertz wave detected through the transparent substrate and the transparent thin film, n 1 is the transparent The refractive index of the substrate, D 1, is the first thickness.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 투명 기판의 굴절률, 상기 투명 박막의 굴절률 및 상기 빛의 속도를 입력받는 입력부
를 더 포함하는, 투명 박막의 두께를 측정하는 장치.
The method according to claim 3 or 4,
An input part for receiving the refractive index of the transparent substrate, the refractive index of the transparent thin film,
Wherein the thickness of the transparent thin film is measured.
제1항에 있어서,
상기 테라헤르츠파 검출 장치는,
펨토초 레이저 빔을 생성하는 레이저 빔 생성기;
상기 펨토초 레이저 빔을 제1 빔 및 제2 빔으로 분리하는 빔 분리기;
상기 제1 빔을 투과시켜 테라헤르츠파를 생성하여 상기 측정 대상물로 전달하는 제1 ZnTe 결정;
상기 측정 대상물을 투과한 테라헤르츠파와, 상기 제2 빔을 입사받는 제2 ZnTe 결정; 및
상기 제2 ZnTe 결정을 투과한 상기 테라헤르츠파 및 상기 제2 빔을 이용하여 상기 측정 대상물을 투과한 테라헤르츠파의 전기장 세기를 검출하는 검출기
를 포함하는 투명 박막의 두께를 측정하는 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the terahertz wave detecting device comprises:
A laser beam generator for generating a femtosecond laser beam;
A beam splitter for splitting the femtosecond laser beam into a first beam and a second beam;
A first ZnTe crystal transmitting the first beam to generate a terahertz wave and transmitting the generated terahertz wave to the measurement object;
A terahertz wave transmitted through the object to be measured, and a second ZnTe crystal incident on the second beam; And
A detector for detecting an electric field intensity of a terahertz wave transmitted through the measurement object using the terahertz wave and the second beam transmitted through the second ZnTe crystal;
And the thickness of the transparent thin film.
제6항에 있어서,
이동 제어 명령을 입력받는 입력부
를 더 포함하고,
상기 테라헤르츠파 검출 장치는,
상기 이동 제어 명령에 따라 상기 제1 ZnTe 결정, 반사 미러 및 상기 제2 ZnTe 결정을 상기 x축, y축, z축 중 적어도 어느 하나의 방향으로 이동시키면서 상기 측정 대상물을 투과한 상기 테라헤르츠파를 검출하는, 투명 박막의 두께를 측정하는 장치.
The method according to claim 6,
An input unit
Further comprising:
Wherein the terahertz wave detecting device comprises:
The terahertz wave transmitted through the measurement object while moving the first ZnTe crystal, the reflection mirror, and the second ZnTe crystal in at least one of the x-axis, the y-axis, and the z- And measuring the thickness of the transparent thin film.
제7항에 있어서,
상기 제1 두께 측정부는,
상기 투명 기판에서 이동되며 검출된 상기 제1 테라헤르츠파를 이용하여 상기 제1 테라헤르츠파의 검출 위치에 따른 상기 투명 기판의 제1 두께를 측정하는, 투명 박막의 두께를 측정하는 장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the first thickness measuring unit comprises:
And measuring a first thickness of the transparent substrate according to a detection position of the first terahertz wave using the first terahertz wave that is moved and detected in the transparent substrate.
제7항에 있어서,
상기 제2 두께 측정부는,
상기 투명 박막에서 이동되며 검출된 상기 제2 테라헤르츠파를 이용하여 상기 제2 테라헤르츠파의 검출 위치에 따른 상기 투명 박막의 제2 두께를 측정하는, 투명 박막의 두께를 측정하는 장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the second thickness measuring unit comprises:
Wherein the second thickness of the transparent thin film is measured according to the detection position of the second terahertz wave using the second THz wave detected in the transparent thin film.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 제2 테라헤르츠파의 검출 위치에 따른 상기 투명 박막의 제2 두께를 디스플레이하는 디스플레이부
를 더 포함하는, 투명 박막의 두께를 측정하는 장치.
10. The method according to claim 8 or 9,
And a display unit for displaying a second thickness of the transparent thin film according to a detection position of the second terahertz wave,
Wherein the thickness of the transparent thin film is measured.
제1항에 있어서,
상기 투명 기판은,
PET(poly-ethylene-terephthalate), PC(poly-carbonate) 및 PI(poly-imide) 중 어느 하나로 이루어진, 투명 박막의 두께를 측정하는 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the transparent substrate comprises:
A device for measuring the thickness of a transparent thin film made of one of PET (poly-ethylene-terephthalate), PC (poly-carbonate) and PI (poly-imide).
투명 기판을 투과하여 검출된 제1 테라헤르츠파를 이용하여 상기 투명 기판의 제1 두께를 측정하는 단계; 및
투명 박막이 형성된 상기 투명 기판을 투과하여 검출된 제2 테라헤르츠파와, 상기 제1 두께를 이용하여 상기 투명 박막의 제2 두께를 측정하는 단계;
를 포함하는 투명 박막의 두께를 측정하는 방법.
Measuring a first thickness of the transparent substrate using a first terahertz wave transmitted through the transparent substrate; And
Measuring a second THz wave transmitted through the transparent substrate on which the transparent thin film is formed, and measuring a second thickness of the transparent thin film using the first THz wave;
And the thickness of the transparent thin film is measured.
제12항에 있어서,
상기 제1 두께를 측정하는 단계는,
하기의 수학식에 의해 상기 제1 두께를 측정하는, 투명 박막의 두께를 측정하는 방법:
Figure pat00009

여기서, D1은 상기 제1 두께, c는 빛의 속도, n1은 상기 투명 기판의 굴절률, Δf1은 상기 투명 기판을 투과하여 검출된 상기 제1 테라헤르츠파의 공진 주파수 간격이다.
13. The method of claim 12,
Wherein measuring the first thickness comprises:
A method for measuring the thickness of a transparent thin film, wherein the first thickness is measured by the following equation:
Figure pat00009

Here, D 1 is the first thickness, c is the speed of light, n 1 is the refractive index of the transparent substrate, and Δf 1 is the resonance frequency interval of the first THz wave detected through the transparent substrate.
제13항에 있어서,
상기 제2 두께를 측정하는 단계는,
하기의 수학식에 의해 상기 제2 두께를 측정하는, 투명 박막의 두께를 측정하는 방법:
Figure pat00010

여기서, D2 는 상기 제2 두께, n2는 상기 투명 박막의 굴절률, Δf2는 상기 투명 기판 및 상기 투명 박막을 투과하여 검출된 상기 제2 테라헤르츠파의 공진 주파수 간격, n1은 상기 투명 기판의 굴절률, D1은 상기 제1 두께이다.
14. The method of claim 13,
Wherein measuring the second thickness comprises:
A method for measuring a thickness of a transparent thin film, wherein the second thickness is measured by the following equation:
Figure pat00010

Here, D 2 is the second thickness, n 2 is the refractive index of the transparent thin film, f 2 is the resonance frequency interval of the second terahertz wave detected through the transparent substrate and the transparent thin film, n 1 is the transparent The refractive index of the substrate, D 1, is the first thickness.
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