KR20180125216A - Method and apparatus for calculating diffraction grating depth - Google Patents

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KR20180125216A KR1020170059759A KR20170059759A KR20180125216A KR 20180125216 A KR20180125216 A KR 20180125216A KR 1020170059759 A KR1020170059759 A KR 1020170059759A KR 20170059759 A KR20170059759 A KR 20170059759A KR 20180125216 A KR20180125216 A KR 20180125216A
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김철주
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주식회사 에이치엔에이치
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Abstract

According to the present invention, provided are a method for calculating the depth of a diffraction grating that can quickly and precisely determine the depth of a grating using a photodiode scanning method and an apparatus thereof. The apparatus for calculating the depth of a diffraction grating includes: a laser part for outputting a test light to a diffraction grating having a grating of a concavo-convex shape on its surface; a photodiode part for measuring the intensity of diffracted light by the diffraction grating; and a grating depth calculating part for calculating the depth of the grating based on the intensity of the diffracted light measured by the photodiode part.

Description

회절격자 깊이 연산방법 및 장치{Method and apparatus for calculating diffraction grating depth}[0001] The present invention relates to a diffraction grating depth calculation method and apparatus,

본 발명은 광학소자에 사용되는 회절격자에 관한 것으로서, 더 상세하게는 회절격자를 평가하는 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diffraction grating used in an optical element, and more particularly to a technique for evaluating a diffraction grating.

리니어 인코더는, 눈금을 인공적으로 기록시킨 직선형상의 고체 스케일(회절격자, 회절스케일)을 사용하여, 직선 변위량을 전기적인 디지털 신호로 변환하는 길이측정 시스템이다. The linear encoder is a length measuring system that converts a linear displacement amount into an electrical digital signal by using a linear solid scale (diffraction grating, diffraction scale) in which a scale is artificially recorded.

리니어 인코더는, 공작기계 및 계측기기의 요구와 함께 분해능, 정밀도, 응답성이 향상하여 왔지만, 최근 급격히 고성능화가 이루어져, 레이저 길이측정기에 필적하는 수준에 이르고 있다.Linear encoders have been improved in resolution, precision and responsiveness in response to demands for machine tools and measuring instruments. However, the linear encoders have been rapidly upgraded in performance in recent years, reaching a level comparable to a laser length measuring machine.

도 1 및 도 1a는 사각형 격자에 의한 회절현상을 나타낸 도면이다.FIG. 1 and FIG. 1A are diagrams showing a diffraction phenomenon due to a square lattice.

도 1 및 도 1a 를 참조하면, 폭(W)의 슬릿이 간격(p)로 주기적으로 줄 지어있는 사각형 격자가 도시되어 있다.Referring to FIG. 1 and FIG. 1A, a rectangular grid is shown in which slits of width W periodically lie at intervals p.

사각파를 푸리에 전개하면, 여러 다른 주파수의 정현파의 합으로 표현된다. 따라서 사각형 격자는 다수의 정현파 격자의 중첩으로 간주되어, 각 주파수 성분에 대응하는 다수의 회절광을 발생한다. When a square wave is Fourier-unfolded, it is expressed as the sum of sinusoids of various frequencies. Therefore, the square lattice is regarded as a superposition of a plurality of sinusoidal gratings, and generates a plurality of diffracted light corresponding to each frequency component.

이 중, 0차 및 ±1차 회절광을 이용하면, 위의 정현파 격자를 사용하는 것과 등가이다. 또한, 빛은 격자를 투과하는 것으로 해 왔지만, 반사형 격자도 기본적으로 똑같은 논의가 성립한다. 더우기, 광의 진폭 분포는 격자의 투과율의 변화에 의해 주어졌지만, 광로 길이의 변화를 준 격자 (위상격자라 한다. 예를 들면 일정주기의 요철이 있는 격자)에 의해서도 마찬가지의 회절광이 얻어진다.Of these, using the 0th order and ± 1st order diffracted light is equivalent to using the above sinusoidal grating. In addition, although light has been used to transmit a lattice, the same principle holds for a reflective lattice. Furthermore, although the amplitude distribution of light is given by the change of the transmittance of the grating, the same diffraction light can be obtained also by the change of the optical path length by the sublattice (called a phase grating).

간섭광의 진폭은 격자의 위상에 의해 완전한 정현파로 변화한다. 최근의 제품은 모두 ±1차 광의 간섭을 이용하고 있다. 광 검출기의 출력은 간섭광의 평균강도이며, The amplitude of the interference light changes to a complete sinusoidal wave due to the phase of the grating. All recent products use the interference of ± 1st order light. The output of the photodetector is the average intensity of the interference light,

수학식 1 과 같이 나타낼 수 있다.Can be expressed by Equation (1).

<수학식 1>&Quot; (1) &quot;

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, TD는 광 검출기의 시정수보다 큰 평균시간으로 한다. 이 결과, +1차 회절광과 -1차 회절광을 간섭시켜 그 강도를 검출하면, 출력은 p/2를 1주기로 하는 완전한 정현파로 변화하는 것을 알 수 있다. 종래의 스케일과 같은 유사 정현파가 아니기 때문에, 본 원리에 의하면, 내삽오차 또는 내삽 분해능의 한계는 출력신호의 SN비에 의해서만 결정된다.Here, T D is an average time greater than the time constant of the photodetector. As a result, when the intensity of the + 1st-order diffracted light and the -1st-order diffracted light are detected to detect the intensity, the output changes to a complete sinusoidal wave with one cycle of p / 2. Since it is not a pseudo-sinusoidal wave like the conventional scale, according to the present principle, the limit of the interpolation error or the interpolation resolution is determined only by the SN ratio of the output signal.

레이저 길이측정기의 적용 영역에, 고정밀 리니어 인코더가 진출하게 되어 왔지만, 양자의 기본적인 기능은 동일하다. 레이저 길이측정기는, 빛의 파장을 눈금으로서 길이측정 기준(측정기준 단위)으로 하고 있지만, 빛의 파장은 공기 굴절률에 의존하기 때문에, 광로에 있어서의 공기 변동으로 정밀도가 열화한다. Although a high-precision linear encoder has been in the application range of the laser length measuring device, the basic functions of both are the same. The laser length measuring instrument uses the wavelength of light as a scale as a standard for measuring length (measurement reference unit). However, since the wavelength of light depends on the air refractive index, precision fluctuates due to air fluctuation in the optical path.

환경을 고도로 제어하면, 측정길이에 대해 측정값의 변동(± 2σ)을 ± 1 × 10-7으로 길이를 측정할 수 있지만, 일반 항온실에서는 ± 1 × 10- 6 의 안정성은 얻기 어렵다. 한편, 고정밀 리니어 인코더는, 열용량의 점에서 스케일 온도가 안정적이기 쉽고, 눈금간격을 유지할 수 있으며, 상대적으로 안정한 길이측정이 가능하다.When a highly controlled environment, but you can measure the length variations (± 2σ) of the measured values ± 1 × 10 -7 for the measurement length, wherein the general greenhouse the ± 1 × 10 - it is difficult to obtain the stability of the 6. On the other hand, in a high-precision linear encoder, the scale temperature is easily stable in terms of the heat capacity, the interval of the scale can be maintained, and a relatively stable length measurement is possible.

직동 시스템에서 길이측정 시스템의 배치에 대해서는, 아베의 원리에 기반하여 배치가 가능한지, 다른 요소와의 관계로 배치하기 쉬울 것인가 하는 점이 있어, 고정밀 리니어 인코더와 레이저 길이측정기에는, 각각 장단점이 있다. 또, 가격면에서는, 레이저 길이측정기는 아직 고가라는 문제가 있다.The arrangement of the length measuring system in the direct-drive system is easy to arrange based on the Abbe's principle or in relation to other elements, and each of the high-precision linear encoder and the laser length measuring instrument has advantages and disadvantages. In terms of price, there is a problem that the laser length measuring device is still expensive.

고정밀 리니어 인코더의 중요한 성능인 분해능과 정밀도, 응답성 및 기본구조의 각 요소(스케일, 내삽회로, 전송회로)에 있어서의 고성능화 기술에 대해 충분한 검토가 필요하다.It is necessary to thoroughly study the high performance of high-precision linear encoders in terms of resolution, precision, responsiveness, and basic elements (scale, interpolation circuit, transmission circuit).

도 2는 리니어 인코더를 평가하기 위한 시스템(오차평가 장치) 구성도이다.2 is a block diagram of a system (error evaluation device) for evaluating a linear encoder.

도 2를 참조하면, 리니어 인코더의 오차평가 장치는 40nm급 센서와 스테이지로 구성되어 있다.Referring to FIG. 2, the linear encoder error evaluation apparatus is composed of a 40-nm sensor and a stage.

평가하는 리니어 인코더의 "잣대" 부분(스케일, 표면에 눈금이 있는 기판)은, 수평 방향으로 이동하는 스테이지에 설치되어 있으며, 스테이지에 마주 보는 형태로 설치되고 있는 판독기(헤드)에서 눈금의 간격을 읽어들여, 전기적으로 분할한 눈금을 얻을 수 있다. 리니어 인코더의 판독과 스테이지의 센서에 의한 스테이지의 이동거리 측정을 동시에 수행하여, 측정결과를 비교하여 성능을 평가한다. The "ruler" part (scale, substrate with scale on the surface) of the linear encoder to be evaluated is provided on a stage that moves in the horizontal direction. The interval of the scale in the reader (head) You can read, and obtain the electrically divided scale. The reading of the linear encoder and the measurement of the moving distance of the stage by the sensor of the stage are simultaneously performed, and the measured results are compared to evaluate the performance.

도 3은 리니어 인코더 등과 같이 광학분야에 사용되는 회절격자의 평면도이고, 도 4는 회절격자의 단면도이다.3 is a plan view of a diffraction grating used in an optical field, such as a linear encoder, and Fig. 4 is a cross-sectional view of a diffraction grating.

도 3 및 도 4를 참조하면, 고정밀 리니어 인코더의 정밀도는, 스케일(회절격자)의 눈금피치 정밀도로 대체로 정해지지만, 그 고정밀도화에 있어서는, 눈금생성 전의 스케일 소재 가공기술, 눈금생성 기술 및 정밀평가 기술이 중요하다. 눈금생성시에 피치정밀도를 정확히 만들어 내는 것은 물론이며, 스케일 소재의 기준면, 눈금면의 양호한 평면도는, 눈금생성시의 피치정밀도를 재현시키기 위한 필요조건이다.3 and 4, the precision of the high-precision linear encoder is generally determined by the scale pitch accuracy of the scale (diffraction grating). However, in order to achieve high precision, the scale material processing technique before scaling, Technology is important. It is a matter of course that the pitch accuracy is precisely produced at the time of scale creation, and the good planarity of the reference surface and the scale surface of the scale material is a necessary condition for reproducing the pitch precision at the scale generation.

투과형 격자와 반사형 격자 두 가지 스케일(회절격자)이 모두 사용되므로, 도 4에 도시된 바와 같이, 투과형 격자에는 Glass/Quartz에 격자를 만든 것, 반사형 격자에는 Glass/Quartz 위에 알루미늄을 도포한 것과, 실리콘 웨이퍼에 격자를 만든 것을 제작하여 사용할 수 있다.Since both transmissive gratings and reflective gratings are used in both scales (diffraction grating), as shown in Fig. 4, a transmissive grating is made of a glass / quartz grating and a reflective grating is made of glass / quartz And silicon wafers can be manufactured by using a lattice.

한편, 회절격자는, 반도체기판 상에 유전막과 감광막을 순차적으로 형성한 후 감광막을 광 홀로그래피 방법으로 노광하고 현상하여 패터닝하고, 패턴된 감광막을 마스크로 이용하여 반응성 이온 식각 방법에 의해 유전막을 패터닝하며, 상기 유전막을 마스크로 이용하여 반응성 이온식각 방법에 의해 반도체기판을 이방성 식각하여 회절 격자를 형성하고 상기 유전막을 제거하는 방식으로 제조될 수 있다.Meanwhile, the diffraction grating is formed by sequentially forming a dielectric film and a photoresist film on a semiconductor substrate, exposing the photoresist film by an optical holography method, developing and patterning the photoresist film, patterning the dielectric film by a reactive ion etching method using the patterned photoresist film as a mask , Anisotropically etching the semiconductor substrate by a reactive ion etching method using the dielectric film as a mask to form a diffraction grating, and removing the dielectric film.

이때, 회절격자의 피치 간격을 비교적 일정하게 제조되나, 식각하는 과정에서 격자의 깊이가 일정하지 않을 수 있다.At this time, the pitch interval of the diffraction grating is made relatively constant, but the depth of the grating may not be constant during the etching.

따라서 격자의 깊이를 빠르게 측정하여 평가하는 기술이 요구되고 있다. 종래에는 회절격자를 절단 한 후, 주사형 현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 등을 이용하여 격자의 깊이를 측정하는 방식을 사용하고 있는데,Therefore, there is a demand for a technique for quickly measuring and evaluating the depth of a lattice. Conventionally, after the diffraction grating is cut, a method of measuring the depth of the grating using a scanning electron microscope (SEM) or the like is used.

종래의 방식의 경우 회절격자를 정밀하게 절단하는 고가의 장비 등이 필요하며, 측정 속도가 매우 느리다는 단점이 있다.In the case of the conventional method, expensive equipment for precisely cutting the diffraction grating is required and the measurement speed is very slow.

KRKR 10-016983610-0169836 BB

본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로,SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in order to solve the above-

포토 다이오드 스캐닝 방식으로 빠르고 정밀하게 격자의 깊이를 확인할 수 있는 회절격자 깊이 연산방법 및 장치를 제공한다.A diffraction grating depth calculation method and apparatus capable of quickly and precisely checking the depth of a grating by a photodiode scanning method are provided.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 표면에 요철형태의 격자가 형성된 회절격자에 테스트 광원을 출력하는 레이저부; 상기 회절격자에 의한 회절광의 강도를 측정하는 포토 다이오드부; 및 상기 포토 다이오드부에 의해 측정된 회절광의 강도를 토대로 격자의 깊이를 산출하는 격자깊이 산출부;를 포함하는 회절격자 깊이 연산장치가 제공된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a laser processing apparatus comprising: a laser unit for outputting a test light source to a diffraction grating having a grating of a concavo-convex shape on its surface; A photodiode section for measuring the intensity of the diffracted light by the diffraction grating; And a grating depth calculating unit for calculating a grating depth based on the intensity of the diffracted light measured by the photodiode unit.

또한, 상기 격자 깊이 산출부는,In addition, the lattice-

<수학식 2> 및 <수학식 3>을 적용하여 격자의 깊이(t)를 산출하는 것을 특징으로 한다.The depth (t) of the lattice is calculated by applying Equations (2) and (3).

<수학식 2>&Quot; (2) &quot;

Figure pat00002
Figure pat00002

<수학식 3>&Quot; (3) &quot;

Figure pat00003
Figure pat00003

a : b 는 듀티비a: b is the duty ratio

sinc x = [sin(x)] / (x)sinc x = [sin (x)] / (x)

t : 격자의 두께 차이t: thickness difference of grid

N : 격자의 개수N: number of grid

λ: 광의 파장λ: wavelength of light

θ: 광의 회절각도?: diffraction angle of light

I : 광의 회절광 강도I: diffracted light intensity of light

m : 회절차수m: Number of times

또한, 상기 회절격자는 투과형 기판 또는 반사형 기판으로 제조되는 것을 특징으로 한다.Further, the diffraction grating may be formed of a transmissive substrate or a reflective substrate.

또한, 상기 포토 다이오드부는, 수평방향으로 이동하면서 상기 회절격자에 의한 회절광을 측정하는 것을 특징으로 한다.Further, the photodiode part measures the diffracted light by the diffraction grating while moving in the horizontal direction.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 레이저부에서 표면에 요철형태의 격자가 형성된 회절격자로 테스트 광원을 출력하는 단계; 포토 다이오드부에서 상기 회절격자에 의한 회절광의 강도를 측정하는 단계; 및 격자깊이 산출부에서 상기 포토 다이오드부에 의해 측정된 회절광의 강도를 토대로 격자의 깊이를 산출하는 단계;를 포함하는 회절격자 깊이 연산방법이 제공된다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: outputting a test light source with a diffraction grating in which a grating of a concave- Measuring the intensity of the diffracted light by the diffraction grating in the photodiode part; And calculating a depth of the grating on the basis of the intensity of the diffracted light measured by the photodiode part in the grating depth calculating part.

또한, 상기 격자의 깊이를 산출하는 단계는, The step of calculating the depth of the grating may include:

<수학식 2> 및 <수학식 3>을 적용하여 격자의 깊이(t)를 산출하는 것을 특징으로 한다.The depth (t) of the lattice is calculated by applying Equations (2) and (3).

<수학식 2>&Quot; (2) &quot;

Figure pat00004
Figure pat00004

<수학식 3>&Quot; (3) &quot;

Figure pat00005
Figure pat00005

a : b 는 듀티비a: b is the duty ratio

sinc x = [sin(x)] / (x)sinc x = [sin (x)] / (x)

t : 격자의 두께 차이t: thickness difference of grid

N : 격자의 개수N: number of grid

λ: 광의 파장λ: wavelength of light

θ: 광의 회절각도?: diffraction angle of light

I : 광의 회절광 강도I: diffracted light intensity of light

m : 회절차수m: Number of times

또한, 상기 회절광의 강도를 측정하는 단계는, 상기 포토 다이오드부가 수평방향으로 이동하면서 상기 회절격자에 의한 회절광을 측정하는 것을 특징으로 한다.The step of measuring the intensity of the diffracted light is characterized by measuring the diffracted light by the diffracting grating while moving the photodiode part in the horizontal direction.

본 발명의 실시예에 따른 회절격자 깊이 연산방법 및 장치는, 포토 다이오드 스캐닝 방식으로 빠르고 정밀하게 격자의 깊이를 확인할 수 있다.The method and apparatus for calculating the diffraction grating depth according to the embodiment of the present invention can confirm the depth of the grating quickly and precisely by the photodiode scanning method.

기존에 um 또는 그 이하의 기하형상 측정은, SEM, AFM 등을 사용한 직접측정 방법이 있으나, 측정장비의 가격이 매우 비싸나, Conventionally, there are direct measurement methods using SEM, AFM or the like, although the geometrical shape measurement of um or less is very expensive,

본 발명을 통한 간접 광학측정 방법은, um 또는 그 이하의 격자의 기하형상 변화에 따른 광강도의 분포 원리에 바탕을 둔 이론식의 역변환 방법으로서, 가격이 매우 저렴하며, 측정방법 또한 매우 간편하여, 가성비가 매우 높다.The indirect optical measurement method according to the present invention is an inverse conversion method of a theoretical expression based on the principle of distribution of light intensity according to a geometrical shape change of a lattice of um or below, and is very inexpensive, The caustic rain is very high.

도 1 및 도 1a는 사각형 격자에 의한 회절현상을 나타낸 도면
도 2는 리니어 인코더를 평가하기 위한 시스템(오차평가 장치) 구성도
도 3은 리니어 인코더 등과 같이 광학분야에 사용되는 회절격자의 평면도
도 4는 회절격자의 단면도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 회절격자 깊이 연산장치의 구성도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 회절격자 깊이 연산방법을 나타낸 도면
도 7은 회절격자의 회절광의 거동을 나타낸 도면
1 and 1A are views showing a diffraction phenomenon by a rectangular lattice.
Fig. 2 is a block diagram of a system (error evaluation device) for evaluating a linear encoder
3 is a plan view of a diffraction grating used in an optical field, such as a linear encoder,
4 is a cross-sectional view of the diffraction grating
5 is a diagram of a diffraction grating depth calculation apparatus according to an embodiment of the present invention
6 is a diagram illustrating a diffraction grating depth calculation method according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing the behavior of diffracted light in the diffraction grating;

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order to facilitate a person skilled in the art to easily carry out the technical idea of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 회절격자 깊이 연산장치의 구성도이다.5 is a configuration diagram of a diffraction grating depth computing apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 회절격자 깊이 연산장치는 제안하고자 하는 기술적인 사상을 명확하게 설명하기 위한 간략한 구성만을 포함하고 있다.The diffraction grating depth computing apparatus according to the present embodiment includes only a simple structure for clearly explaining the technical idea to be proposed.

도 5를 참조하면, 회절격자 깊이 연산장치는 레이저부(10)와, 회절격자(20)와, 포토 다이오드부(30)와, 격자깊이 산출부(40)를 포함하여 구성된다.5, the apparatus for calculating the diffraction grating depth includes a laser unit 10, a diffraction grating 20, a photodiode unit 30, and a grating depth calculating unit 40. [

상기와 같이 구성되는 회절격자 깊이 연산장치의 세부구성과 주요동작을 살펴보면 다음과 같다.The detailed configuration and main operation of the diffraction grating depth computation apparatus constructed as above will be described below.

레이저부(10)는 표면에 요철형태의 격자가 형성된 회절격자(20)에 테스트 광원을 출력한다.The laser unit 10 outputs a test light source to a diffraction grating 20 having a concave-convex type grating formed on its surface.

레이저부(10)는 미리 설정된 파장의 테스트 광원을 출력하도록 동작하며, 테스트 광원의 파장은 소정의 범위 내에서 조절될 수 있다.The laser section 10 is operated to output a test light source of a predetermined wavelength, and the wavelength of the test light source can be adjusted within a predetermined range.

회절격자(20)는 투과형 기판 또는 반사형 기판으로 제조될 수 있다.The diffraction grating 20 may be made of a transmissive substrate or a reflective substrate.

즉, 투과형 기판은 투명한 유리기판 또는 석영재질의 기판에 요철형태의 격자가 형성되어 구성될 수 있으며,That is, the transmissive substrate may be formed by forming a concave-convex grid on a transparent glass substrate or a quartz substrate,

반사형 기판은 투과형 기판으로 요철형태의 격자를 형성한 후, 금속박막을 증착시켜서 형성하거나, 실리콘 기판 등과 같이 불투명한 기판에 요철형태의 격자가 형성되어 구성될 수 있다.The reflection type substrate may be formed by forming a convex-concave grating using a transmission type substrate, then depositing a metal thin film, or by forming a concave / convex type grating on an opaque substrate such as a silicon substrate.

본 실시예에서는 회절격자(20)에 형성된 격자의 피치(pitch)는 일정하다고 가정하고, 격자의 깊이값을 검증하는 과정을 진행한다.In this embodiment, it is assumed that the pitch of the grating formed on the diffraction grating 20 is constant, and the process of verifying the depth value of the grating proceeds.

포토 다이오드부(30)는 회절격자(20)에 의한 회절광의 강도를 측정한다.The photodiode section 30 measures the intensity of the diffracted light by the diffraction grating 20.

포토 다이오드부(30)는, 수평방향으로 이동하면서 회절격자(20)에 의한 회절광을 측정한 후 측정결과를 격자깊이 산출부(40)로 전송한다.The photodiode unit 30 measures the diffracted light by the diffraction grating 20 while moving in the horizontal direction, and then transfers the measurement result to the grating depth calculation unit 40. [

격자깊이 산출부(40)는 포토 다이오드부(30)에 의해 측정된 회절광의 강도를 토대로 격자의 깊이를 산출한다. 격자깊이 산출부(40)는 컴퓨터 또는 제어장치로 정의될 수 있으며, 포토 다이오드부(30) 및 레이저부(10)의 동작을 제어할 수 있다.The grating depth calculating section 40 calculates the depth of the grating based on the intensity of the diffracted light measured by the photodiode section 30. The lattice depth calculating unit 40 may be defined by a computer or a control unit and may control the operations of the photodiode unit 30 and the laser unit 10. [

즉, 격자깊이 산출부(40)는 포토 다이오드부(30)의 스캔속도, 스캔범위 및 스캔횟수를 제어할 수 있으며, 레이저부(10)에서 출력하는 광원의 파장까지 제어할 수 있도록 구성된다.That is, the lattice depth calculating unit 40 is configured to control the scan speed, the scan range, and the scan number of the photodiode unit 30, and to control the wavelength of the light source output from the laser unit 10.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 회절격자 깊이 연산방법을 나타낸 도면이고, 도 7은 회절격자의 회절광의 거동을 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a view illustrating a method of calculating a diffraction grating depth according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a diagram showing the behavior of diffraction light of a diffraction grating.

도 6 및 도 7을 참조하면, 회절격자 깊이 연산방법은, 6 and 7, the diffraction grating depth calculating method includes:

레이저부(10)에서 표면에 요철형태의 격자가 형성된 회절격자(20)로 테스트 광원을 출력하는 단계와, 포토 다이오드부(30)에서 회절격자(20)에 의한 회절광의 강도를 측정하는 단계와, 격자깊이 산출부(40)에서 포토 다이오드부(30)에 의해 측정된 회절광의 강도를 토대로 격자의 깊이를 산출하는 단계를 통해 이루어진다.A step of outputting a test light source to a diffraction grating 20 in which a grating of a concavo-convex form is formed on the surface of the laser part 10, a step of measuring the intensity of the diffracted light by the diffraction grating 20 in the photodiode part 30 , And calculating the depth of the grating based on the intensity of the diffracted light measured by the photodiode unit 30 in the grating depth calculating unit 40. [

격자의 깊이를 산출하는 단계는, 격자깊이 산출부(40)에서 <수학식 2> 및 <수학식 3>을 적용하여 격자의 깊이(t)를 산출하도록 구성된다.The step of calculating the depth of the grating is configured to calculate the depth t of the grating by applying Equation 2 and Equation 3 in the grating depth calculating unit 40. [

<수학식 2>&Quot; (2) &quot;

Figure pat00006
Figure pat00006

<수학식 3>&Quot; (3) &quot;

Figure pat00007
Figure pat00007

a : b 는 듀티비a: b is the duty ratio

sinc x = [sin(x)] / (x)sinc x = [sin (x)] / (x)

t : 격자의 두께 차이t: thickness difference of grid

N : 격자의 개수N: number of grid

λ: 광의 파장λ: wavelength of light

θ: 광의 회절각도?: diffraction angle of light

I : 광의 회절광 강도I: diffracted light intensity of light

m : 회절차수m: Number of times

즉, 포토 다이오드부(30)가 수평방향으로 이동하면서 회절격자(20)에 의한 회절광의 강도(I)를 측정하고,That is, the intensity (I) of the diffracted light by the diffraction grating 20 is measured while the photodiode section 30 moves in the horizontal direction,

격자깊이 산출부(40)는 포토 다이오드부(30)에 의해 측정된 회절광의 강도(I)를 토대로 격자의 깊이(t)를 산출한다.The grating depth calculating section 40 calculates the depth t of the grating based on the intensity I of the diffracted light measured by the photodiode section 30.

이때, 격자의 피치(P, pitch)는 일정하다고 가정하여, 상수로 처리하고 격자의 깊이(t)를 산출하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the pitch (P, pitch) of the lattice is assumed to be constant, and it is processed with a constant to calculate the depth (t) of the lattice.

본 발명의 실시예에 따른 회절격자 깊이 연산방법 및 장치는, 포토 다이오드 스캐닝 방식으로 빠르고 정밀하게 격자의 깊이를 확인할 수 있다.The method and apparatus for calculating the diffraction grating depth according to the embodiment of the present invention can confirm the depth of the grating quickly and precisely by the photodiode scanning method.

기존에 um 또는 그 이하의 기하형상 측정은, SEM, AFM 등을 사용한 직접측정 방법이 있으나, 측정장비의 가격이 매우 비싸나, Conventionally, there are direct measurement methods using SEM, AFM or the like, although the geometrical shape measurement of um or less is very expensive,

본 발명을 통한 간접 광학측정 방법은, um 또는 그 이하의 격자의 기하형상 변화에 따른 광강도의 분포 원리에 바탕을 둔 이론식의 역변환 방법으로서, 가격이 매우 저렴하며, 측정방법 또한 매우 간편하여, 가성비가 매우 높다.The indirect optical measurement method according to the present invention is an inverse conversion method of a theoretical expression based on the principle of distribution of light intensity according to a geometrical shape change of a lattice of um or below, and is very inexpensive, The caustic rain is very high.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Thus, those skilled in the art will appreciate that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the embodiments described above are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

10 : 레이저부
20 : 회절격자
30 : 포토 다이오드부
40 : 격자깊이 산출부
10: laser part
20: diffraction grating
30: Photodiode part
40: Grating depth calculating unit

Claims (7)

표면에 요철형태의 격자가 형성된 회절격자에 테스트 광원을 출력하는 레이저부;
상기 회절격자에 의한 회절광의 강도를 측정하는 포토 다이오드부; 및
상기 포토 다이오드부에 의해 측정된 회절광의 강도를 토대로 격자의 깊이를 산출하는 격자깊이 산출부;
를 포함하는 회절격자 깊이 연산장치.
A laser part for outputting a test light source to a diffraction grating having a concave-convex lattice on its surface;
A photodiode section for measuring the intensity of the diffracted light by the diffraction grating; And
A grating depth calculating unit for calculating a grating depth based on the intensity of the diffracted light measured by the photodiode unit;
And a diffraction grating depth computing unit for computing a diffraction grating depth.
제1항에 있어서,
상기 격자 깊이 산출부는,
<수학식 2> 및 <수학식 3>을 적용하여 격자의 깊이(t)를 산출하는 것을 특징으로 하는 회절격자 깊이 연산장치.
<수학식 2>
Figure pat00008


<수학식 3>
Figure pat00009


a : b 는 듀티비
sinc x = [sin(x)] / (x)
t : 격자의 두께 차이
N : 격자의 개수
λ: 광의 파장
θ: 광의 회절각도
I : 광의 회절광 강도
m : 회절차수
The method according to claim 1,
The lattice-
Wherein the depth (t) of the grating is calculated by applying Equation (2) and Equation (3).
&Quot; (2) &quot;
Figure pat00008


&Quot; (3) &quot;
Figure pat00009


a: b is the duty ratio
sinc x = [sin (x)] / (x)
t: thickness difference of grid
N: number of grid
λ: wavelength of light
?: diffraction angle of light
I: diffracted light intensity of light
m: Number of times
제1항에 있어서,
상기 회절격자는 투과형 기판 또는 반사형 기판으로 제조되는 것을 특징으로 하는 회절격자 깊이 연산장치.
The method according to claim 1,
Wherein the diffraction grating is made of a transmissive substrate or a reflective substrate.
제1항에 있어서,
상기 포토 다이오드부는, 수평방향으로 이동하면서 상기 회절격자에 의한 회절광을 측정하는 것을 특징으로 하는 회절격자 깊이 연산장치.
The method according to claim 1,
Wherein the photodiode unit measures the diffracted light by the diffraction grating while moving in the horizontal direction.
레이저부에서 표면에 요철형태의 격자가 형성된 회절격자로 테스트 광원을 출력하는 단계;
포토 다이오드부에서 상기 회절격자에 의한 회절광의 강도를 측정하는 단계; 및
격자깊이 산출부에서 상기 포토 다이오드부에 의해 측정된 회절광의 강도를 토대로 격자의 깊이를 산출하는 단계;
를 포함하는 회절격자 깊이 연산방법.
Outputting a test light source with a diffraction grating in which a grating of a concave-convex shape is formed on a surface of the laser part;
Measuring the intensity of the diffracted light by the diffraction grating in the photodiode part; And
Calculating a depth of the grating on the basis of the intensity of the diffracted light measured by the photodiode part in the grating depth calculating part;
And calculating a diffraction grating depth.
제5항에 있어서,
상기 격자의 깊이를 산출하는 단계는,
<수학식 2> 및 <수학식 3>을 적용하여 격자의 깊이(t)를 산출하는 것을 특징으로 하는 회절격자 깊이 연산방법.
<수학식 2>
Figure pat00010


<수학식 3>
Figure pat00011


a : b 는 듀티비
sinc x = [sin(x)] / (x)
t : 격자의 두께 차이
N : 격자의 개수
λ: 광의 파장
θ: 광의 회절각도
I : 광의 회절광 강도
m : 회절차수
6. The method of claim 5,
The step of calculating the depth of the grating may include:
Wherein the depth (t) of the grating is calculated by applying Equations (2) and (3).
&Quot; (2) &quot;
Figure pat00010


&Quot; (3) &quot;
Figure pat00011


a: b is the duty ratio
sinc x = [sin (x)] / (x)
t: thickness difference of grid
N: number of grid
λ: wavelength of light
?: diffraction angle of light
I: diffracted light intensity of light
m: Number of times
제5항에 있어서,
상기 회절광의 강도를 측정하는 단계는,상기 포토 다이오드부가 수평방향으로 이동하면서 상기 회절격자에 의한 회절광을 측정하는 것을 특징으로 하는 회절격자 깊이 연산방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the step of measuring the intensity of the diffracted light includes measuring the diffracted light by the diffracting grating while moving the photodiode part in the horizontal direction.
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