KR20190106405A

KR20190106405A - 대면적 평행광 발생 장치

Info

Publication number: KR20190106405A
Application number: KR1020180027886A
Authority: KR
Inventors: 연용현
Original assignee: 연용현
Priority date: 2018-03-09
Filing date: 2018-03-09
Publication date: 2019-09-18

Abstract

본 발명은 미러를 이용하여 광원에서 출력되는 포인트 광을 라인 평행광으로 변환하는 대면적 평행광 발생 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 광원에서 발생된 포인트 광을 제1 미러에 의해 라인빔으로 변환하고, 그 후 상기 라인빔을 제2 미러에 의해 라인 평행광으로 변환하도록 구성됨으로써, 비교적 넓은 영역을 갖는 평행광을 발생시킬 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 의하면, 구면수차나 색수차를 가지며 상대적으로 고가인 렌즈 대신 미러를 이용하여 구성됨으로써, 장치의 제작 가격을 대폭 절감할 수 있고, 본 발명을 박막의 물성 등을 측정하는데 이용할 경우에는 정확하면서도 신속한 물성 측정이 가능해질 수 있게 된다.

Description

대면적 평행광 발생 장치{PARALLEL LIGHT GENERATING ARRARATUS FOR LARGE AREA}

본 발명은 대면적 평행광 발생 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 미러를 이용하여 광원에서 출력되는 포인트 광을 라인 평행광으로 변환하는 대면적 평행광 발생 장치에 관한 것이다.

반도체 및 디스플레이 분야에 있어서, 관련 제품을 제작할 때 박막이 다양한 두께로 형성되는 경우가 있고, 제품의 소형화를 위해 박막의 두께가 점점 얇아지고 있는 추세에 있다. 박막의 두께는 일반적으로 나노 스케일이기 때문에, 제작한 박막이 원하는 두께만큼 정밀도 높게 제작되었는지를 측정하는 것은 매우 중요한 문제이다.

게다가, 박막의 두께뿐 아니라 박막의 굴절률, 응력, 성분, 표면형상 등과 같은 물성 역시 제품의 품질을 결정하는데 있어서 중요한 요소로 작용하기 때문에 이를 정밀도 높게 측정하는 것은 매우 중요한 문제이다.

한편, 박막의 물성을 정확하면서도 신속하게 측정하기 위해서는, 가능한한 넓은 박막의 영역에 평행광를 입사시킬 필요가 있다.

종래 박막의 물성을 측정하는 방법으로는 반사광측정법(reflectometry), 간섭계(interferometry)를 이용하는 방법, 타원계측기(ellipsometry)를 이용하는 방법 등이 있다.

반사광측정법은 박막에 광을 수직으로 입사시킨 뒤 이로부터 반사하는 광을 파장에 따라 획득하고, 획득한 광의 파장을 수학적으로 해석하여 박막의 물성을 측정할 수 있지만, 일반적으로 점 측정 방식이 사용되기 때문에 박막의 넓은 영역을 한 번에 측정하기 어려운 문제점이 있다.

간섭계를 이용하는 방법은 표면 형상 분야에서 많이 사용되는 방법으로서, 광경로가 일치하는 구간에서 획득되는 간섭 신호를 이용하여 박막의 물성을 측정하는 방법이지만, 위상 오차로 인해 측정 정밀도가 뛰어나지 않다는 문제점이 있다.

그리고 타원계측기를 이용하는 방법은 박막으로 입사되는 광의 편광 방향과 박막에서 반사되는 광의 편광 방향 간의 편광 변화를 이용하여 박막의 물성을 측정하는 방법이지만, 이 방법 역시 일반적으로 점 측정 방식이 사용되기 때문에 박막의 넓은 영역을 한 번에 측정하기 어려운 문제점이 있다.

한편, 박막의 넓은 영역에 평행광를 입사시키기 위해 렌즈를 이용하는 방법을 고려해볼 수 있다. 하지만, 박막의 넓은 영역에 평행광를 입사시키기 위해서는, 박막의 영역에 비례해서 렌즈의 크기를 크게 제작하여야 하는데, 이 경우에는 렌즈의 제작 가격이 비교적 많이 소요될 뿐만 아니라, 렌즈는 구면수차나 색수차의 문제가 필연적으로 동반되기 때문에 박막의 물성을 측정할 때 측정 정밀도가 떨어진다는 문제점이 있다.

일본 특허공보 제2648440호 (1997.05.09)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 비교적 넓은 영역의 평행광을 발생시킬 수 있는 평행광 발생 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 렌즈 대신 미러를 이용하여 장치를 구성함으로써, 장치의 제작 가격을 절감할 수 있고, 특히 박막의 물성 등을 측정하는데 이용할 경우 물성 측정의 정확도와 신속성을 향상시킬 수 있는 평행광 발생 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 포인트 광을 발생시키는 광원; 상기 광원에서 발생된 포인트 광을 라인빔으로 변환하는 제1 미러; 상기 제1 미러에 의해 변환된 라인빔을 반사시키는 빔 스플리터; 및 상기 빔 스플리터에 의해 반사된 라인빔을 라인 평행광으로 변환하는 제2 미러;를 포함하고, 상기 빔 스플리터는 상기 제2 미러에 의해 변환된 라인 평행광을 투과시키는 역할을 한다.

여기서, 상기 제1 미러는 콘 미러 또는 콜리메이팅 미러일 수 있고, 상기 제2 미러는 파라볼릭 실린더 미러일 수 있다.

그리고 상기 광원과 상기 제1 미러 사이에는 공간 필터가 구비될 수 있고, 상기 제1 미러와 상기 빔 스플리터 사이에는 회절 격자가 구비될 수 있다.

본 발명에 의하면, 광원에서 발생된 포인트 광을 제1 미러에 의해 라인빔으로 변환하고, 그 후 상기 라인빔을 제2 미러에 의해 라인 평행광으로 변환하도록 구성됨으로써, 비교적 넓은 영역을 갖는 평행광을 발생시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 구면수차나 색수차를 가지며 상대적으로 고가인 렌즈 대신 미러를 이용하여 구성됨으로써, 장치의 제작 가격을 대폭 절감할 수 있고, 본 발명을 박막의 물성 등을 측정하는데 이용할 경우에는 정확하면서도 신속한 물성 측정이 가능해질 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 평행광 발생 장치를 개략적으로나타낸 도면이다.
도 2는 제1 미러, 빔 스플리터 및 제2 미러에서의 광의 진행 경로를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 제2 미러 및 빔 스플리터에서의 광의 진행 경로를 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐를 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 평행광 발생 장치를 개략적으로나타낸 도면이다. 도 2는 제1 미러, 빔 스플리터 및 제2 미러에서의 광의 진행 경로를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 제2 미러 및 빔 스플리터에서의 광의 진행 경로를 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 평행광 발생 장치는 광원(100), 제1 미러(300), 빔 스플리터(500) 및 제2 미러(600)를 포함하여 이루어질 수 있다.

광원(100)은 포인트 광을 발생시키며, 발생된 포인트 광은 광의 진행 방향에 위치한 제1 미러(300)로 입사된다.

이때, 광원(100)과 제1 미러(300) 사이에는 공간 필터(200)가 구비될 수 있다. 공간 필터(200)는 포인트 광이나 장치의 외부에 존재하는 광 중에서 원하는 특정 파장 성분의 광만을 투과시키고 그 이외의 파장 성분의 광은 제거하는 필터링 기능을 수행한다. 이러한 공간 필터(200)를 구비함으로써, 본 발명에 따른 대면적 평행광 발생 장치로 박막의 물성 등을 측정할 경우 그 측정의 정확도를 높일 수 있게 된다.

제1 미러(300)로 입사된 광은 제1 미러(300)에 의해 라인빔으로 변환된다.

본 발명에서 라인빔은 광이 제1 미러(300)를 거친 뒤 진행하는 방향에 대해 수직 방향(즉, 도 2의 A-A' 방향 또는 B-B' 방향)을 기준으로, 그 수직 방향에 대한 입사각이 위치에 따라 상이한 빔의 형태를 의미한다. 즉, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 미러(300)로 입사된 광은 제1 미러(300)에 의해 전반적으로 퍼지는 형태로 변환된다.

여기서, 제1 미러(300)는 광원(100)에서 방출되는 포인트 광을 이와 같이 퍼지는 형태로 변환할 수 있는 콘(con) 미러 또는 콜리메이팅(collimating) 미러일 수 있다.

한편, 제1 미러(300)에 의해 변환된 라인빔은 그 진행 방향에 위치한 빔 스플리터(500)로 입사된다.

이때, 제1 미러(300)와 빔 스플리터(500) 사이에는 회절 격자(400)가 구비될 수 있다. 회절 격자(400)는 제1 미러(300)에 의해 변환되는 라인빔에 대하여, 그 라인빔의 퍼짐 정도를 더욱 크게 하는 기능을 수행한다. 이러한 회절 격자(400)를 구비할 경우에는 회절 격자(400)를 구비하지 않을 때에 비해, 보다 넓은 영역을 갖는 평행광(후술하는, 라인 평행광)을 만들어낼 수 있게 된다.

빔 스플리터(500)는 라인빔의 진행방향에 대해 45°경사지게 구비될 수 있으며, 빔 스플리터(500)로 입사되는 라인빔 중 일부는 빔 스플리터(500)의 상방으로 반사되고, 나머지 일부는 빔 스플리터(500)를 그대로 투과하게 된다. 즉, 빔 스플리터(500)는 라인빔 중 일부의 진행 경로를 변화시키는 역할을 한다.

빔 스플리터(500)에 의해 반사된 라인빔은 그 진행 방향에 위치한 제2 미러(600)로 입사되며, 제2 미러(600)로 입사된 라인빔은 제2 미러(600)에 의해 라인 평행광으로 변환된다.

본 발명에서 라인 평행광은 광이 제2 미러(600)를 거친 뒤 진행하는 방향에 대해 수직 방향(즉, 도 3의 C-C' 방향)을 기준으로, 그 수직 방향에 대한 입사각이 위치에 관계 없이 모두 직각인 빔의 형태를 의미한다. 즉, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제2 미러(600)로 입사된 라인빔은 제2 미러(600)에 의해 평행한 형태로 변환된다.

제2 미러(600)는 이에 입사되는 라인빔을 이와 같이 평행한 형태로 만들 수 있는 파라볼릭 실린더(parabolic cylindrical) 미러일 수 있다.

제2 미러(600)에 의해 변환된 라인 평행광은 다시 빔 스플리터(500)로 입사되며, 빔 스플리터(500)에 입사된 라인 평행광 중 일부는 빔 스플리터(500)를 그대로 투과하고, 나머지 일부는 빔 스플리터(500)의 우측으로 반사된다. 여기서, 빔 스플리터(500)를 그대로 투과하는 라인 평행광은 광원(100)에서 발생되는 포인트 광에 비해 그 면적이 훨씬 크기 때문에, 박막의 물성 등을 측정할 때 이용하기 적합하다.

이와 같이 본 발명에 따른 대면적 평행광 발생 장치는 비교적 넓은 영역을 갖는 평행광을 발생시킬 수 있으며, 구면수차나 색수차를 가지며 상대적으로 고가인 렌즈 대신 미러를 이용하여 구성됨으로써, 장치의 제작 가격을 대폭 절감할 수 있고, 본 발명을 박막의 물성 등을 측정하는데 이용할 경우에는 정확하면서도 신속한 물성 측정이 가능해질 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명의 기술적 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 광원
200: 공간필터
300: 제1 미러
400: 회절격자
500: 빔 스플리터
600: 제2 미러

Claims

포인트 광을 발생시키는 광원;
상기 광원에서 발생된 포인트 광을 라인빔으로 변환하는 제1 미러;
상기 제1 미러에 의해 변환된 라인빔을 반사시키는 빔 스플리터; 및
상기 빔 스플리터에 의해 반사된 라인빔을 라인 평행광으로 변환하는 제2 미러;를 포함하고,
상기 빔 스플리터는 제2 미러에 의해 변환된 라인 평행광을 투과시키는 것을 특징으로 하는 대면적 평행광 발생 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 미러는 콘 미러 또는 콜리메이팅 미러인 것을 특징으로 하는 대면적 평행광 발생 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 미러는 파라볼릭 실린더 미러인 것을 특징으로 하는 대면적 평행광 발생 장치.
제1항에 있어서,
상기 광원과 상기 제1 미러 사이에는 공간 필터가 구비되는 것을 특징으로 하는 대면적 평행광 발생 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 미러와 상기 빔 스플리터 사이에는 회절 격자가 구비되는 것을 특징으로 하는 대면적 평행광 발생 장치.