KR20230058376A - Optical measuring systems and probes - Google Patents
Optical measuring systems and probes Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230058376A KR20230058376A KR1020237005094A KR20237005094A KR20230058376A KR 20230058376 A KR20230058376 A KR 20230058376A KR 1020237005094 A KR1020237005094 A KR 1020237005094A KR 20237005094 A KR20237005094 A KR 20237005094A KR 20230058376 A KR20230058376 A KR 20230058376A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- measurement
- light
- sample
- probe
- optical
- Prior art date
Links
- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims abstract description 271
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 78
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 314
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 61
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 43
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 53
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 31
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 28
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 28
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 14
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 12
- 230000006870 function Effects 0.000 description 12
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 12
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 7
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 7
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 4
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 3
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 2
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000015541 sensory perception of touch Effects 0.000 description 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- 230000003936 working memory Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
- G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
- G01B11/0625—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating with measurement of absorption or reflection
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0202—Mechanical elements; Supports for optical elements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
- G01J3/0218—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using optical fibers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
Abstract
샘플의 분광 반사율을 측정하는 광학 측정 시스템이 제공된다. 광학 측정 시스템은, 측정광을 발생시키는 광원과, 측정광을 샘플에 조사하여 발생하는 광을 관측광으로서 수광하는 수광부와, 광원 및 수광부와 광학적으로 접속되고, 임의의 위치에 배치 가능한 프로브와, 수광부에 의한 검출 결과에 기초하여 샘플의 분광 반사율을 측정하고, 측정한 분광 반사율에 기초하는 측정 결과를 산출하는 연산 처리부를 포함한다. 프로브는, 사용자가 파지하는 본체부와, 측정광이 샘플에 대해 수직으로 입사할 수 있도록 굴곡 가능한 플렉시블부를 포함한다.An optical measurement system for measuring the spectral reflectance of a sample is provided. The optical measurement system includes a light source for generating measurement light, a light receiving unit for receiving light generated by irradiating the measurement light on a sample as observation light, optically connected to the light source and the light receiving unit, and a probe that can be placed at an arbitrary position; and an arithmetic processing unit that measures the spectral reflectance of the sample based on a detection result by the light receiving unit and calculates a measurement result based on the measured spectral reflectance. The probe includes a body portion that is held by a user and a flexible portion that is bendable so that measurement light can be perpendicularly incident to the sample.
Description
본 발명은, 가반형의 광학 측정 시스템 및 그 광학 측정 시스템에 사용되는 프로브에 관한 것이다.The present invention relates to a portable optical measurement system and a probe used in the optical measurement system.
제조된 제품의 품질을 관리하고 싶다는 요구가 존재한다. 이와 같은 요구에 대해, 막 두께를 측정하기 위한 측정 장치 및 측정 방법이 알려져 있다.There is a need to control the quality of manufactured products. In response to such a demand, a measuring device and a measuring method for measuring the film thickness are known.
일례로서, 전자 유도 또는 와전류를 이용한 측정 장치가 알려져 있다. 예를 들어, 일본 공개특허공보 평07-332916호 (특허문헌 1) 는, 실용적인 주파수의 전류를 사용하여 자성 피막의 막 두께를 양호한 정밀도로 계측하는 막후계를 개시한다. 또, 일본 공개특허공보 평06-317401호 (특허문헌 2) 는, 철 기판 상의 비철 도장 및 도전성의 비철 기판 상의 비도전성 도장의 쌍방의 두께의 측정이 가능한 핸드헬드식의 병용 도장 두께 게이지를 개시한다.As an example, a measuring device using electromagnetic induction or eddy current is known. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 07-332916 (Patent Document 1) discloses a film thickness gauge that measures the film thickness of a magnetic film with good precision using a current of a practical frequency. Further, Japanese Unexamined Patent Publication No. 06-317401 (Patent Document 2) discloses a hand-held combined coating thickness gauge capable of measuring the thickness of both non-ferrous coating on an iron substrate and non-conductive coating on a conductive non-ferrous substrate. do.
또, 초음파를 이용한 측정 장치도 알려져 있다. 예를 들어, 일본 공개특허공보 평07-167639호 (특허문헌 3) 는, 피복 내에 초음파를 방사함과 함께 초음파를 수신하고, 그 초음파 신호에 비례한 변환 신호를 생성하는 변환기를 구비한 두께 게이지를 개시한다.In addition, a measuring device using ultrasonic waves is also known. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 07-167639 (Patent Document 3) discloses a thickness gauge provided with a transducer that emits ultrasonic waves into a coating, receives ultrasonic waves, and generates a conversion signal proportional to the ultrasonic signal. Initiate.
또한, 광을 이용한 측정 장치도 알려져 있다. 예를 들어, 국제 공개 2010/013429호 (특허문헌 4) 는, 기재면에 형성된 막의 막 두께를, 분광 반사율을 측정함으로써 구하는 막 두께 측정 장치를 개시한다. 또, 일본 공개특허공보 2007-198771호 (특허문헌 5) 는, 광 투과성 막의 막 두께 측정 방법에 있어서, 지지 기판 상에 형성된 광 투과성의 막의 막 두께를 양호한 정밀도로 측정하는 것이 가능한 막 두께 측정 방법을 개시한다.In addition, a measuring device using light is also known. For example, International Publication No. 2010/013429 (Patent Document 4) discloses a film thickness measuring device for obtaining the film thickness of a film formed on a substrate surface by measuring spectral reflectance. Further, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-198771 (Patent Document 5) discloses a film thickness measurement method capable of measuring the film thickness of a light-transmitting film formed on a support substrate with good accuracy in a film thickness measurement method of a light-transmitting film. Initiate.
이들 막 두께를 측정하기 위한 측정 장치 및 측정 방법 중, 전자 유도 또는 와전류를 이용한 장치, 그리고, 초음파를 이용한 장치의 측정 정밀도는, 광을 이용한 장치와 비교하여 떨어진다. 그 때문에, 막 두께의 측정에는, 광을 이용한 측정 장치를 사용하는 것이 바람직하다.Among the measuring devices and measuring methods for measuring these film thicknesses, the measurement accuracy of devices using electromagnetic induction or eddy current and devices using ultrasonic waves is lower than that of devices using light. Therefore, it is preferable to use a measuring device using light to measure the film thickness.
상기 서술한 특허문헌 4 에 개시되는 막 두께 측정 장치는, 광원으로부터의 광이, 막을 구비한 측정 대상면에 수직으로 입사하고, 측정 대상면에서 반사된 광이 분광 센서에 입사하도록 구성되어 있다. 광원으로부터의 광을 측정 대상면에 수직으로 입사시키기 위해, 거치형의 구성을 전제로 하고 있다.The film thickness measuring device disclosed in
또, 특허문헌 5 에 개시되는 막 두께 측정 방법은, 렌즈와 코트막의 표면의 거리를 일정하게 하여 측정하는 것을 전제로 하고 있지만, 어떻게 거리를 유지하는지에 대해서는 교시되어 있지 않다.Further, the film thickness measurement method disclosed in Patent Literature 5 is based on the premise of measuring the distance between the lens and the surface of the coating film at a constant level, but how to maintain the distance is not taught.
제품의 품질 관리 등을 실시하기 위해서는, 예를 들어, 제조 라인의 임의의 위치에서 손쉽게 측정하고 싶다는 요구가 존재한다. 또, 표면이 곡면인 샘플이나 복잡한 형상의 샘플을 간편하게 측정하고 싶다는 요구도 존재한다. 그러나, 상기 서술한 선행 기술은, 이와 같은 요구를 만족하는 해결 수단을 제공하는 것은 아니다.In order to perform product quality control and the like, there is a demand for easy measurement at an arbitrary position on a production line, for example. In addition, there is also a need to easily measure a sample with a curved surface or a sample with a complicated shape. However, the prior art described above does not provide a solution that satisfies such a demand.
본 발명의 하나의 목적은, 샘플을 적절히 측정할 수 있는 광학 측정 시스템 등을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide an optical measuring system or the like capable of appropriately measuring a sample.
본 발명의 어느 국면에 따르면, 샘플의 분광 반사율을 측정하는 광학 측정 시스템이 제공된다. 광학 측정 시스템은, 측정광을 발생시키는 광원과, 측정광을 샘플에 조사하여 발생하는 광을 관측광으로서 수광하는 수광부와, 광원 및 수광부와 광학적으로 접속되고, 임의의 위치에 배치 가능한 프로브와, 수광부에 의한 검출 결과에 기초하여 샘플의 분광 반사율을 측정하고, 측정한 분광 반사율에 기초하는 측정 결과를 산출하는 연산 처리부를 포함한다. 프로브는, 사용자가 파지하는 본체부와, 측정광이 샘플에 대해 수직으로 입사할 수 있도록 굴곡 가능한 플렉시블부를 포함한다.According to one aspect of the present invention, an optical measurement system for measuring the spectral reflectance of a sample is provided. The optical measurement system includes a light source for generating measurement light, a light receiving unit for receiving light generated by irradiating the measurement light on a sample as observation light, optically connected to the light source and the light receiving unit, and a probe that can be placed at an arbitrary position; and an arithmetic processing unit that measures the spectral reflectance of the sample based on a detection result by the light receiving unit and calculates a measurement result based on the measured spectral reflectance. The probe includes a body portion that is held by a user and a flexible portion that is bendable so that measurement light can be perpendicularly incident to the sample.
프로브는, 플렉시블부의 선단에 형성된 샘플과 접촉하는 접촉부를 추가로 포함하고 있어도 된다.The probe may further include a contact portion formed at the tip of the flexible portion and brought into contact with the sample.
프로브의 내부에 굴곡 가능한 도광로가 배치되어 있어도 된다.A bendable light guide path may be disposed inside the probe.
플렉시블부는, 가요성을 갖는 재질로 구성되어 있어도 된다.The flexible part may be made of a material having flexibility.
플렉시블부는, 본체부와 연결된 스프링을 포함하고 있어도 된다.The flexible portion may include a spring connected to the main body portion.
플렉시블부는, 서로 직교하는 2 개의 축을 중심으로 각각 회전 가능한 축 기구를 포함하고 있어도 된다.The flexible part may include an axial mechanism each capable of rotating around two axes orthogonal to each other.
플렉시블부는, 본체부와 연결된 벨로스를 포함하고 있어도 된다.The flexible portion may include a bellows connected to the body portion.
플렉시블부는, 본체부와 회전 가능하게 접속된 볼 조인트를 포함하고 있어도 된다.The flexible part may include a ball joint rotatably connected to the body part.
본 발명의 다른 국면에 따르면, 샘플의 분광 반사율을 측정하는 광학 측정 시스템을 구성하는 프로브가 제공된다. 광학 측정 시스템은, 측정광을 발생시키는 광원과, 측정광을 샘플에 조사하여 발생하는 광을 관측광으로서 수광하는 수광부와, 수광부에 의한 검출 결과에 기초하여 샘플의 분광 반사율을 측정하고, 측정한 분광 반사율에 기초하는 측정 결과를 산출하는 연산 처리부를 포함한다. 프로브는, 사용자가 파지하는 본체부와, 측정광이 샘플에 대해 수직으로 입사할 수 있도록 굴곡 가능한 플렉시블부를 포함한다. 프로브는, 광원 및 수광부와 광학적으로 접속되고, 임의의 위치에 배치 가능하게 구성되어 있다.According to another aspect of the present invention, a probe constituting an optical measurement system for measuring the spectral reflectance of a sample is provided. The optical measurement system includes a light source for generating measurement light, a light receiving unit for receiving light generated by irradiating the measurement light onto a sample as observation light, and measuring the spectral reflectance of the sample based on a detection result by the light receiving unit, and measuring the and an arithmetic processing unit that calculates a measurement result based on the spectral reflectance. The probe includes a body portion that is held by a user and a flexible portion that is bendable so that measurement light can be perpendicularly incident to the sample. The probe is optically connected to the light source and the light receiving unit, and is configured to be dispositionable at an arbitrary position.
본 발명의 어느 실시형태에 의하면, 샘플을 적절히 측정할 수 있다.According to any embodiment of the present invention, a sample can be appropriately measured.
도 1 은, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 2 는, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템의 기능 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 3 은, 본 실시형태에 따르는 측정 장치에 포함되는 연산 처리부의 기능 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 4 는, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템에서 이용되는 곡면용의 프로브의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 5 는, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템에서 이용되는 곡면용의 프로브의 단면 구조의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 6 은, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템에서 이용되는 곡면용의 프로브의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 7 은, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템에서 이용되는 곡면용의 프로브의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 8 은, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템에서 이용되는 곡면용의 프로브의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 9 는, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템에서 이용되는 곡면용의 프로브의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 10 은, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템이 막 두께 측정의 대상으로 하는 샘플의 단면 구조의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 11 은, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템에 있어서의 측정 신뢰도를 산출하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 12 는, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템에 있어서의 측정 신뢰도를 산출하는 방법의 다른 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 13 은, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템에 있어서의 측정 신뢰도를 산출하는 방법의 또 다른 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 14 는, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템에 있어서의 측정 신뢰도의 통지 형태의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 15 는, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템이 제공하는 기능 구성의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 16 은, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템의 처리 순서를 나타내는 플로 차트이다.1 is a schematic diagram showing a configuration example of an optical measurement system according to the present embodiment.
Fig. 2 is a schematic diagram showing an example of functional configuration of the optical measurement system according to the present embodiment.
3 is a schematic diagram showing an example of a functional configuration of an arithmetic processing unit included in the measuring device according to the present embodiment.
4 is a schematic diagram showing an example of a probe for a curved surface used in the optical measurement system according to the present embodiment.
5 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional structure of a probe for a curved surface used in the optical measurement system according to the present embodiment.
Fig. 6 is a schematic diagram showing a configuration example of a probe for a curved surface used in the optical measurement system according to the present embodiment.
Fig. 7 is a schematic diagram showing a configuration example of a probe for a curved surface used in the optical measurement system according to the present embodiment.
Fig. 8 is a schematic diagram showing a configuration example of a probe for a curved surface used in the optical measurement system according to the present embodiment.
Fig. 9 is a schematic diagram showing a configuration example of a probe for a curved surface used in the optical measurement system according to the present embodiment.
10 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional structure of a sample to be measured by the optical measuring system according to the present embodiment.
11 is a diagram for explaining an example of a method for calculating measurement reliability in the optical measurement system according to the present embodiment.
12 is a diagram for explaining another example of a method for calculating measurement reliability in the optical measurement system according to the present embodiment.
13 is a diagram for explaining another example of a method for calculating measurement reliability in the optical measurement system according to the present embodiment.
Fig. 14 is a schematic diagram showing an example of a form of notification of measurement reliability in the optical measurement system according to the present embodiment.
15 is a schematic diagram showing an example of a functional configuration provided by the optical measurement system according to the present embodiment.
16 is a flow chart showing the processing procedure of the optical measuring system according to the present embodiment.
본 발명의 실시형태에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 도면 중의 동일 또는 상당 부분에 대해서는, 동일 부호를 부여하고 그 설명은 반복하지 않는다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Embodiment of this invention is described in detail, referring drawings. In addition, the same code|symbol is attached|subjected to the same or equivalent part in drawing, and the description is not repeated.
<A. 광학 측정 시스템><A. Optical measuring system>
먼저, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템 (1) 의 구성예에 대해 설명한다. 광학 측정 시스템 (1) 은, 광을 이용하여 샘플의 분광 반사율을 측정하는 광학식의 측정 장치이다. 즉, 광학 측정 시스템 (1) 은, 샘플의 분광 반사율을 측정하고, 측정한 분광 반사율에 기초하는 측정 결과를 산출한다.First, a configuration example of the
본 명세서에 있어서,「분광 반사율에 기초하는 측정 결과」는, 측정된 분광 반사율 그 자체에 더하여, 측정된 분광 반사율을 이용하여 산출되는 임의의 계측 결과를 포함한다. 분광 반사율을 이용하여 산출되는 계측 결과로는, 예를 들어, 막 두께, 반사율 특성, 물체색 등을 들 수 있다.In this specification, the "measurement result based on the spectral reflectance" includes any measurement result calculated using the measured spectral reflectance in addition to the measured spectral reflectance itself. Examples of measurement results calculated using the spectral reflectance include film thickness, reflectance characteristics, object color, and the like.
이하에서는, 편의상, 샘플의 막 두께를 측정하는 구성을 주로 설명한다.Hereinafter, for convenience, the configuration for measuring the film thickness of the sample will be mainly described.
본 명세서에 있어서,「막 두께」는, 임의의 샘플에 포함되는 특정한 층 혹은 막의 두께를 의미한다. 즉, 광학 측정 시스템 (1) 은, 샘플에 포함되는 층의 두께인 막 두께를 측정한다.In this specification, "film thickness" means the thickness of a specific layer or film included in an arbitrary sample. That is, the
(a1 : 시스템 구성예)(a1: example of system configuration)
도 1 은, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템 (1) 의 구성예를 나타내는 모식도이다. 광학 측정 시스템 (1) 은, 측정 장치 (100) 와, 측정 장치 (100) 와 광학적으로 접속된 프로브 (200) 를 포함한다.1 is a schematic diagram showing a configuration example of an
특히, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템 (1) 은, 임의의 위치에서 측정이 가능한 가반형으로서 구성된다. 도 1 에 나타내는 구성예에서는, 사용자는, 일방의 손으로 측정 장치 (100) 를 파지하면서, 타방의 손으로 프로브 (200) 를 파지하여, 임의의 샘플을 임의의 위치에서 측정할 수 있도록 되어 있다. 또한, 측정 중에 있어서, 사용자가 측정 장치 (100) 및/또는 프로브 (200) 를 항상 파지해 둘 필요는 없다. 이와 같이, 프로브 (200) 는, 임의의 위치에 배치 가능하게 되어 있다.In particular, the
프로브 (200) 는, 평탄하지 않은 측정면을 갖는 샘플 (4) 의 측정에 적합한 구조를 갖고 있다. 도 1 에 나타내는 예에 있어서, 샘플 (4) 은, 기부 (6) 와, 막 두께의 측정 대상인 층 (8) 을 포함한다. 프로브 (200) 는, 샘플 (4) 의 표면 형상과 밀착하도록 적어도 일부가 굴곡 가능하게 되어 있다. 보다 구체적으로는, 프로브 (200) 는, 본체부 (224) 와, 플렉시블부 (226) 와, 접촉부 (228) 를 포함한다. 도 1 에 나타내는 예에 있어서는, 플렉시블부 (226) 가 굴곡 가능한 구성을 실현한다.The
측정 장치 (100) 와 프로브 (200) 사이는, 광 파이버 (10) 및 광 파이버 (20) 를 통하여 접속되어 있다. 광 파이버 (10) 의 일단과 광 파이버 (20) 의 일단은, 커플러 (28) 를 통하여 착탈 가능하게 접속되어 있다.The measuring
샘플의 형상 및 특성에 따라 복수 종류의 프로브 (200) 가 준비되어도 된다. 이 경우에는, 프로브 (200) 를 용이하게 교환할 수 있도록 커플러 (28) 를 형성해도 된다. 커플러 (28) 는, 예를 들어, 원터치로 프로브 (200) 를 착탈할 수 있는 구성을 채용하는 것이 바람직하다. 커플러 (28) 는, 접속, 탈리, 교체 등에 의해 측정에 대한 영향이 없는 구조가 바람직하다. 단, 1 종류의 프로브 (200) 만을 이용하는 구성으로 하는 경우에는, 커플러 (28) 를 생략해도 된다.A plurality of types of
광 파이버 (10) 는 Y 형 광 파이버이고, 광 파이버 (10) 의 분기부 (16) 로부터는, 분기 파이버 (12) 및 분기 파이버 (14) 가 신장되어 있다.The
(a2 : 측정 장치 (100) 의 구성예)(a2: configuration example of measuring device 100)
도 2 는, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템 (1) 의 기능 구성예를 나타내는 모식도이다. 도 2 를 참조하여, 측정 장치 (100) 는, 샘플에 광을 조사하고, 샘플에 광을 조사함으로써 발생하는 광 (반사광 또는 투과광) 을 수광한다. 이하의 설명에 있어서는, 샘플에 조사하는 광을「측정광」(도 2 에 나타내는 측정광 (22)) 이라고 칭하고, 샘플에 광을 조사함으로써 발생하는 광을「관측광」(도 2 에 나타내는 관측광 (24)) 이라고도 칭한다.2 is a schematic diagram showing an example of a functional configuration of the
보다 구체적으로는, 측정 장치 (100) 는, 전형적인 구성 요소로서, 광원 (102) 과, 분광 측정부 (104) 와, 출력부 (106) 와, 조작부 (108) 와, 연산 처리부 (110) 와, 전원부 (130) 를 포함한다. 측정 장치 (100) 에 포함되는 구성 요소는 패키지화되어 케이싱에 수납되어 있다. 도 2 에 나타내는 구성예에 있어서는, 연산 처리부 (110) 는, 프로브 (200) 와는 독립된 케이싱에 실장되어 있다.More specifically, the measuring
프로브 (200) 는, 광원 (102) 및 분광 측정부 (104) 와 광학적으로 접속된다. 보다 구체적으로는, 분기 파이버 (12) 는, 광원 (102) 과 광학적으로 접속되고, 분기 파이버 (14) 는, 분광 측정부 (104) 와 광학적으로 접속된다. 분기 파이버 (12) 는, 광원 (102) 으로부터의 측정광 (22) 을 샘플에 조사 (투광) 함과 함께, 샘플로부터의 관측광 (24) 을 분광 측정부 (104) 에 유도한다.The
광원 (102) 은, 예를 들어, 백색 LED 나 자연광 LED 등의 발광체를 갖고 있고, 측정광 (22) 을 발생시킨다. 광원 (102) 이 발생시키는 측정광 (22) 은, 소정의 파장 범위에 걸친 성분을 갖고 있는 브로드한 광인 것이 바람직하다. 측정 장치 (100) 를 소형화하기 위해, 광원 (102) 은, 비교적 저전압으로도 동작하는 것이 바람직하다.The
분광 측정부 (104) 는, 측정광 (22) 을 샘플에 조사하여 발생하는 반사광 또는 투과광을 관측광 (24) 으로서 수광하는 수광부에 상당한다. 분광 측정부 (104) 는, 관측광 (24) 의 파장마다의 강도를 출력한다. 전형적으로는, 분광 측정부 (104) 는, 분기 파이버 (14) 를 통하여 입사하는 관측광 (24) 을 회절하는 회절 격자와, 회절 격자에 대응시켜 배치되는 복수 채널을 갖는 수광 소자를 포함한다. 수광 소자는, 라인 센서 혹은 2 차원 센서 등으로 구성되고, 파장 성분마다의 강도를 검출 결과로서 출력할 수 있다.The
분광 측정부 (104) 의 광학계로는, 예를 들어, Czerny-Turner 형, Fastie-Ebert 형, Paschen-Runge 형 등을 채용할 수 있다.As the optical system of the
출력부 (106) 는, 연산 처리부 (110) 에 의한 연산 결과를 사용자에게 출력한다. 특히, 출력부 (106) 는, 연산 처리부 (110) 에 의해 산출된 측정 신뢰도를 통지한다. 출력부 (106) 로는, 정보를 화상이나 광으로 사용자에게 통지하는 디스플레이, 터치 패널, LED 를 채용해도 되고, 정보를 음성으로 사용자에게 통지하는 음성 발생부 (스피커) 를 채용해도 되고, 정보를 진동으로 사용자에게 통지하는 진동자를 채용해도 된다.The
조작부 (108) 는, 사용자 조작을 받아들인다. 조작부 (108) 는, 터치 패널, 키보드, 마우스, 펜 태블릿, 버튼 등의 임의의 입력 디바이스를 채용해도 된다.The
연산 처리부 (110) 는, 분광 측정부 (104) 에 의한 검출 결과 (관측광 (24) 의 파장마다의 강도) 에 기초하여 분광 반사율을 측정하고, 측정한 분광 반사율에 기초하는 측정 결과 (128) 를 산출한다. 연산 처리부 (110) 는, 측정한 분광 반사율에 기초하는 측정 결과 (128) 로서, 샘플의 막 두께를 측정할 수 있다. 게다가, 연산 처리부 (110) 는, 신뢰도 산출 기능을 갖고 있다. 즉, 연산 처리부 (110) 는, 산출되는 막 두께가 어느 정도 적절히 측정된 것인지를 나타내는 측정 신뢰도를 산출한다. 또한, 연산 처리부 (110) 는, 후술하는 바와 같은 각종 처리도 실행한다.The
샘플의 막 두께를 결정하는 알고리즘으로는, FFT (Fast Fourier Transform) 법이나 최적화법 등을 채용할 수 있다.As an algorithm for determining the film thickness of the sample, an FFT (Fast Fourier Transform) method, an optimization method, or the like can be employed.
전원부 (130) 는, 연산 처리부 (110) 를 포함하는 측정 장치 (100) 의 각 구성 요소에 전력을 공급한다. 전원부 (130) 는, 외부 전원으로부터 공급되는 전력의 전압을 조정하여, 측정 장치 (100) 의 각 구성 요소에 제공한다. 전원부 (130) 는, 외부 전원으로부터의 전력 공급이 차단되어도, 측정 장치 (100) 의 각 구성 요소에 대한 전력 공급을 계속할 수 있도록, 배터리 (132) 를 내장하고 있어도 된다.The
도 3 은, 본 실시형태에 따르는 측정 장치 (100) 에 포함되는 연산 처리부 (110) 의 기능 구성예를 나타내는 모식도이다. 도 3 을 참조하여, 연산 처리부 (110) 는, 프로세서 (112) 와, 주메모리 (114) 와, 내부 인터페이스 (116) 와, 범용 인터페이스 (117) 와, 네트워크 인터페이스 (118) 와, 스토리지 (120) 를 포함한다.3 is a schematic diagram showing an example of a functional configuration of the
프로세서 (112) 는, 전형적으로는, CPU (Central Processing Unit) 나 GPU (Graphics Processing Unit) 등의 연산 처리부이고, 스토리지 (120) 에 격납되어 있는 하나 또는 복수의 프로그램을 주메모리 (114) 에 판독 출력하여 실행한다. 주메모리 (114) 는, DRAM (Dynamic Random Access Memory) 또는 SRAM (Static Random Access Memory) 과 같은 휘발성 메모리이고, 프로세서 (112) 가 프로그램을 실행하기 위한 워킹 메모리로서 기능한다.The
스토리지 (120) 는, 하드 디스크나 플래시 메모리 등의 불휘발성 메모리로 이루어지고, 각종 프로그램이나 데이터를 격납한다. 보다 구체적으로는, 스토리지 (120) 는, 오퍼레이팅 시스템 (122) (OS : Operating System) 과, 측정 프로그램 (124) 과, 검출 결과 (126) 와, 측정 결과 (128) 를 격납한다.The
오퍼레이팅 시스템 (122) 은, 프로세서 (112) 가 프로그램을 실행하는 환경을 제공한다. 측정 프로그램 (124) 은, 프로세서 (112) 에 의해 실행됨으로써, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 방법 등을 실현한다. 검출 결과 (126) 는, 분광 측정부 (104) 가 출력하는 관측광 (24) 의 파장마다의 강도의 데이터를 포함한다. 측정 결과 (128) 는, 측정 프로그램 (124) 의 실행에 의해 얻어지는 샘플의 막 두께의 측정 결과를 포함한다.The
내부 인터페이스 (116) 는, 측정 장치 (100) 에 포함되는 구성 요소와의 사이의 데이터 전송을 중개한다.The
범용 인터페이스 (117) 는, 예를 들어, USB (Universal Serial Bus) 등에 의해 구성되고, 외부 장치와의 사이의 데이터 전송을 중개한다. 네트워크 인터페이스 (118) 는, 예를 들어, 유선 LAN 혹은 무선 LAN 등에 의해 구성되고, 외부 장치와의 사이의 데이터 전송을 중개한다. 범용 인터페이스 (117) 및/또는 네트워크 인터페이스 (118) 는, 스토리지 (120) 에 격납되어 있는 검출 결과 (126) 의 다른 정보 처리 장치로의 송신, 및, 다른 정보 처리 장치에 의해 처리된 측정 결과 (128) 의 수신 등을 실시해도 된다. 이와 같은 다른 정보 처리 장치와의 인터페이스를 준비함으로써, 다른 정보 처리 장치가 필요한 해석 처리의 전부 또는 일부를 담당할 수 있다.The general-
스토리지 (120) 에 격납된 측정 프로그램 (124) 등은, 임의의 기록 매체 (예를 들어, 광학 디스크 등) 등을 통하여 인스톨되어도 되고, 네트워크 인터페이스 (118) 등을 통하여 서버 장치로부터 다운로드되어도 된다.The
측정 프로그램 (124) 은, 오퍼레이팅 시스템 (122) 의 일부로서 제공되는 프로그램 모듈 중, 필요한 모듈을 소정의 배열로 소정의 타이밍에 호출하여 처리를 실행시키는 것이어도 된다. 그와 같은 경우, 당해 모듈을 포함하지 않는 측정 프로그램 (124) 에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다. 측정 프로그램 (124) 은, 다른 프로그램의 일부에 도입되어 제공되는 것이어도 된다.The
또한, 연산 처리부 (110) 의 프로세서 (112) 가 프로그램을 실행함으로써 제공되는 기능의 전부 또는 일부를 하드 와이어드 로직 회로 (예를 들어, FPGA (field-programmable gate array) 나 ASIC (application specific integrated circuit) 등) 에 의해 실현해도 된다. 또, CPU 나 GPU 등의 프로세서에 더하여, DSP (Digital Signal Processor) 및 ISP (Image Signal Processor) 등을 일체화한 SoC (System on Chip) 를 사용하여 실현해도 된다.In addition, all or part of the functions provided by the
<B : 프로브 (200)><B: Probe (200)>
다음으로, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템 (1) 에 있어서 사용되는 프로브 (200) 의 구성예에 대해 설명한다. 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템 (1) 에 있어서 사용되는 프로브 (200) 는, 평탄하지 않은 측정면을 갖는 샘플 (4) 의 측정에 적합하다. 이와 같은 프로브 (200) 를 곡면용 프로브라고도 칭한다.Next, a configuration example of the
광학 측정 시스템 (1) 에 있어서는, 사용자가 프로브 (200) 를 파지하여, 프로브 (200) 를 샘플 (4) 에 접촉시킨 상태 (갖다 댄 상태) 에서, 샘플 (4) 의 막 두께가 측정된다. 적절한 측정을 실시하기 위해서는, 프로브 (200) 의 투광부로부터 조사된 측정광 (22) 이 샘플 (4) 에서 반사되어 발생하는 관측광 (24) 이 프로브 (200) 의 투수광부에 입사할 필요가 있다. 이 때, 프로브 (200) 로부터 조사된 측정광 (22) 이 샘플 (4) 에 대해 수직으로 입사하지 않으면, 반사에 의해 발생하는 관측광 (24) 은 프로브 (200) 에 되돌아오지 않기 때문에, 샘플 (4) 의 막 두께를 측정할 수 없다. 특히, 샘플 (4) 의 표면이 곡면인 경우에는, 프로브 (200) 를 샘플 (4) 의 임의의 측정 위치에 수직으로 갖다 대는 것이 어렵다.In the
그래서, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템 (1) 에 있어서는, 곡면용 프로브가 이용 가능하게 되어 있다. 곡면용 프로브는, 주로, 측정 위치가 곡면으로 되어 있는 샘플의 막 두께 등을 측정하기 위해 사용된다.Therefore, in the
이하, 곡면용 프로브의 몇 가지 구성예에 대해 설명한다.Hereinafter, several structural examples of the probe for a curved surface will be described.
도 4 는, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템에서 이용되는 곡면용의 프로브 (200A) 의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 4 를 참조하여, 프로브 (200A) 의 선단에는, 굴곡 가능한 플렉시블부 (226) 가 형성되어 있다. 플렉시블부 (226) 는, 부드러운 소재로 구성되어 있다. 사용자는, 프로브 (200A) 를 샘플 (4) 의 임의의 측정 위치에 대해 갖다 댐으로써, 플렉시블부 (226) 가 변형되어, 적절한 상태 (즉, 측정면에 대한 광 조사 각도의 수직 내기가 된 상태) 를 실현할 수 있다.Fig. 4 is a schematic diagram showing an example of a
플렉시블부 (226) 의 선단에는, 샘플 (4) 과 접촉하는 접촉부 (228) 가 형성되어 있다. 접촉부 (228) 의 중심부에는 투수광부 (202) 가 형성됨과 함께, 접촉부 (228) 의 노출면의 외주에는 고무 패킹 (230) 이 형성되어 있다. 고무 패킹 (230) 을 형성함으로써, 샘플 (4) 과의 접촉성을 높일 수 있다.A
측정 상태에 있어서, 도 4 에 나타내는 프로브 (200A) 의 접촉부 (228) 를 샘플 (4) 에 접촉시킨 상태에서, 샘플 (4) 에 측정광 (22) 을 조사한다. 샘플 (4) 에서 발생하는 관측광 (24) 이 측정 장치 (100) 에서 해석 처리되어, 샘플 (4) 의 막 두께가 측정된다.In the measurement state, the
도 5 는, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템에서 이용되는 곡면용의 프로브 (200A) 의 단면 구조의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 5 를 참조하여, 프로브 (200A) 의 내부에는, 광 파이버 (20) (도 4 참조) 와 광학적으로 접속된 도광로 (204) 가 형성되어 있다. 도광로 (204) 는, 광 파이버 (20) 를 통하여 공급된 광을 투수광부 (202) 에 유도함과 함께, 투수광부 (202) 에 입사한 광을 광 파이버 (20) 에 유도한다.Fig. 5 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional structure of a
도광로 (204) 는, 광 파이버 등의 굴곡 가능한 재질로 구성되어 있다. 또, 프로브 (200A) 의 플렉시블부 (226) 는, 고무 등의 가요성을 갖는 재질로 구성되어 있다. 도광로 (204) 의 일단에는 단말 기구 (206) 가 형성되어 있고, 단말 기구 (206) 는, 투수광부 (202) 와 광학적으로 접속된 단말 기구 (208) 와 연통되어 있다.The
플렉시블부 (226) 를 가요성을 갖는 재질로 구성함과 함께, 내부에 굴곡 가능한 도광로 (204) 를 배치함으로써, 평탄하지 않은 측정면을 갖는 샘플 (4) 의 측정에 적합한 프로브 (200A) 를 실현할 수 있다.The
도 4 및 도 5 에 나타내는 바와 같이, 프로브 (200A) 는, 샘플 (4) 에 갖다 대는 부분이 유연하게 가동하도록 구성되어 있다. 이와 같은 구성을 채용함으로써, 샘플 (4) 의 측정 위치가 곡면이어도, 사용자는, 프로브 (200A) 를 샘플 (4) 에 갖다 댐으로써, 샘플 (4) 의 임의의 측정 위치에 관측광 (24) 을 적절히 조사할 수 있고, 이로써, 샘플 (4) 의 막 두께 측정을 간편하게 또한 확실하게 실시할 수 있다.As shown in FIGS. 4 and 5 , the
도 6 은, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템에서 이용되는 곡면용의 프로브 (200B) 의 구성예를 나타내는 모식도이다. 도 6 에는, 스프링을 사용하여 플렉시블부 (226) 를 구성한 예를 나타낸다.Fig. 6 is a schematic diagram showing a configuration example of a
도 6(A) 를 참조하여, 프로브 (200B) 의 굴곡 가능한 플렉시블부 (226) 는, 본체부 (224) 와 연결된 스프링 (232) 을 사용하여 구성되어 있다. 스프링 (232) 의 복원력에 의해, 본체부 (224) 와 플렉시블부 (226) 는, 소정의 상대 관계로 유지되도록 되어 있다. 단, 스프링 (232) 의 복원력을 초과하는 힘이 가해짐으로써, 플렉시블부 (226) 는, 본체부 (224) 에 대해 임의의 각도를 취할 수 있다. 즉, 샘플 (4) 의 표면 형상에 적합하도록, 플렉시블부 (226) 는, 본체부 (224) 의 길이 방향에 대해 대각선을 향하게 된다.Referring to FIG. 6(A), the bendable
도 6(B) 를 참조하여, 프로브 (200B) 의 내부에는, 광 파이버 (20) (도 4 참조) 와 광학적으로 접속된 도광로 (204) 가 형성되어 있다. 도광로 (204) 는, 광 파이버 (20) 를 통하여 공급된 광을 투수광부 (202) 에 유도함과 함께, 투수광부 (202) 에 입사한 광을 광 파이버 (20) 에 유도한다.Referring to FIG. 6(B), inside the
도광로 (204) 는, 광 파이버 등의 굴곡 가능한 재질로 구성되어 있다. 도광로 (204) 의 일단에는 단말 기구 (206) 가 형성되어 있고, 단말 기구 (206) 는, 투수광부 (202) 와 광학적으로 접속된 단말 기구 (208) 와 연통되어 있다.The
도광로 (204) 는, 스프링 (232) 의 내부를 관통하도록 배치되어 있다. 스프링 (232) 의 내경은, 도광로 (204) 의 외경과 비교하여 충분히 크므로, 플렉시블부 (226) 가 본체부 (224) 의 길이 방향에 대해 대각선을 향한 상태여도, 도광로 (204) 와 스프링 (232) 가 접촉하지는 않는다.The
또한, 프로브 (200B) 의 접촉부 (228) 의 구성은, 도 5 에 나타내는 프로브 (200A) 의 접촉부 (228) 와 동일하다.In addition, the structure of the
도 6 에 나타내는 바와 같이, 프로브 (200B) 는, 사용자가 파지하는 본체부 (224) 와, 샘플 (4) 에 갖다 대어지는 접촉부 (228) 가 스프링 (232) 에 의해 연결된 구조를 채용하고 있다. 이와 같은 구조를 채용함으로써, 사용자는, 본체부 (224) 의 각도를 의식하지 않고, 샘플 (4) 의 임의의 측정 위치에 따른 각도로 접촉부 (228) 를 갖다 댈 수 있다. 이로써, 샘플 (4) 의 막 두께 측정을 간편하게 또한 확실하게 실시할 수 있다.As shown in FIG. 6 , the
도 7 은, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템에서 이용되는 곡면용의 프로브 (200C) 의 구성예를 나타내는 모식도이다.Fig. 7 is a schematic diagram showing a configuration example of a
도 7(A) 를 참조하여, 프로브 (200C) 의 굴곡 가능한 플렉시블부 (226) 는, 서로 직교하는 2 개의 축을 중심으로 각각 회전 가능한 축 기구를 사용하여 구성되어 있다. 보다 구체적으로는, 프로브 (200C) 는, 제 1 회전축 (235) 을 따라 회전하는 플레이트 (234) 와, 제 2 회전축 (237) 을 따라 회전하는 플레이트 (236) 를 포함한다. 또한, 2 개의 플레이트 (234) 가 서로 대향하도록 형성되어 있고, 마찬가지로, 2 개의 플레이트 (236) 가 서로 대향하도록 형성되어 있다.Referring to Fig. 7(A), the bendable
플레이트 (234) 의 일단은 본체부 (224) 와 연결되어 있고, 플레이트 (234) 의 타단은 링크 부재 (238) 와 연결되어 있다. 또, 플레이트 (236) 의 일단은 링크 부재 (238) 와 연결되어 있고, 플레이트 (236) 의 타단은 접촉부 (228) 를 포함하는 부재와 연결되어 있다.One end of the
플레이트 (234) 의 제 1 회전축 (235) 및 플레이트 (236) 의 제 2 회전축 (237) 은, 각각 자유자재로 회전 가능하므로, 사용자가 부여하는 외력에 의해, 플렉시블부 (226) 는, 본체부 (224) 에 대해 임의의 각도를 취할 수 있다. 즉, 샘플 (4) 의 표면 형상에 적합하도록, 플렉시블부 (226) 는, 본체부 (224) 의 길이 방향에 대해 대각선을 향하게 된다.Since the
도 7(B) 를 참조하여, 프로브 (200C) 의 내부에는, 광 파이버 (20) (도 4 참조) 와 광학적으로 접속된 도광로 (204) 가 형성되어 있다. 도광로 (204) 는, 광 파이버 (20) 를 통하여 공급된 광을 투수광부 (202) 에 유도함과 함께, 투수광부 (202) 에 입사한 광을 광 파이버 (20) 에 유도한다.Referring to FIG. 7(B), inside the
도광로 (204) 는, 광 파이버 등의 굴곡 가능한 재질로 구성되어 있다. 도광로 (204) 의 일단에는 단말 기구 (206) 가 형성되어 있고, 단말 기구 (206) 는, 투수광부 (202) 와 광학적으로 접속된 단말 기구 (208) 와 연통되어 있다.The
도광로 (204) 는, 링크 부재 (238) 의 중심부에 형성된 공극을 관통하도록 배치되어 있다. 링크 부재 (238) 의 공극의 내경은, 도광로 (204) 의 외경과 비교하여 충분히 크므로, 플렉시블부 (226) 가 본체부 (224) 의 길이 방향에 대해 대각선을 향한 상태여도, 도광로 (204) 가 다른 부재와 간섭하지는 않는다.The
또한, 프로브 (200C) 의 접촉부 (228) 의 구성은, 도 5 에 나타내는 프로브 (200A) 의 접촉부 (228) 와 동일하다.In addition, the structure of the
도 7 에 나타내는 바와 같이, 프로브 (200C) 는, 사용자가 파지하는 본체부 (224) 와, 샘플 (4) 에 갖다 대어지는 접촉부 (228) 가 2 개의 축으로 이루어지는 관절에 의해 연결된 구조를 채용하고 있다. 이와 같은 구조를 채용함으로써, 사용자는, 본체부 (224) 의 각도를 의식하지 않고, 샘플 (4) 의 임의의 측정 위치에 따른 각도로 접촉부 (228) 를 갖다 댈 수 있다. 이로써, 샘플 (4) 의 막 두께 측정을 간편하게 또한 확실하게 실시할 수 있다.As shown in FIG. 7 , the
도 8 은, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템에서 이용되는 곡면용의 프로브 (200D) 의 구성예를 나타내는 모식도이다.Fig. 8 is a schematic diagram showing a configuration example of a
도 8(A) 를 참조하여, 프로브 (200D) 의 굴곡 가능한 플렉시블부 (226) 는, 본체부 (224) 와 연결된 벨로스 (240) 를 사용하여 구성되어 있다. 보다 구체적으로는, 프로브 (200E) 는, 본체부 (224) 와, 플렉시블부 (226) 및 접촉부 (228) 를 연결하기 위한 벨로스 (240) 를 포함한다. 벨로스 (240) 는, 소정의 강성 및 가요성을 갖고 있으므로, 본체부 (224) 와 플렉시블부 (226) 는, 소정의 상대 관계로 유지되도록 되어 있다. 단, 벨로스 (240) 의 가요성에 따른 힘이 가해짐으로써, 플렉시블부 (226) 는, 본체부 (224) 에 대해 임의의 각도를 취할 수 있다. 즉, 샘플 (4) 의 표면 형상에 적합하도록, 플렉시블부 (226) 는, 본체부 (224) 의 길이 방향에 대해 대각선을 향하게 된다.Referring to FIG. 8(A), the bendable
도 8(B) 를 참조하여, 프로브 (200D) 의 내부에는, 광 파이버 (20) (도 4 참조) 와 광학적으로 접속된 도광로 (204) 가 형성되어 있다. 도광로 (204) 는, 광 파이버 (20) 를 통하여 공급된 광을 투수광부 (202) 에 유도함과 함께, 투수광부 (202) 에 입사한 광을 광 파이버 (20) 에 유도한다.Referring to Fig. 8(B), inside the
도광로 (204) 는, 광 파이버 등의 굴곡 가능한 재질로 구성되어 있다. 도광로 (204) 의 일단에는 단말 기구 (206) 가 형성되어 있고, 단말 기구 (206) 는, 투수광부 (202) 와 광학적으로 접속된 단말 기구 (208) 와 연통되어 있다.The
도광로 (204) 는, 벨로스 (240) 의 내부 공간을 관통하도록 배치되어 있다. 벨로스 (240) 의 내경은, 도광로 (204) 의 외경과 비교하여 충분히 크므로, 플렉시블부 (226) 가 본체부 (224) 의 길이 방향에 대해 대각선을 향한 상태여도, 도광로 (204) 가 다른 부재와 간섭하지는 않는다.The
또한, 프로브 (200D) 의 접촉부 (228) 의 구성은, 도 5 에 나타내는 프로브 (200A) 의 접촉부 (228) 와 동일하다.In addition, the structure of the
도 8 에 나타내는 바와 같이, 프로브 (200D) 는, 사용자가 파지하는 본체부 (224) 와, 샘플 (4) 에 갖다 대어지는 접촉부 (228) 가 통상의 유연한 소재로 이루어지는 벨로스 (240) 에 의해 연결된 구조를 채용하고 있다. 이와 같은 구조를 채용함으로써, 사용자는, 본체부 (224) 의 각도를 의식하지 않고, 샘플 (4) 의 임의의 측정 위치에 따른 각도로 접촉부 (228) 를 갖다 댈 수 있다. 이로써, 샘플 (4) 의 막 두께 측정을 간편하게 또한 확실하게 실시할 수 있다.As shown in FIG. 8 , in the
도 9 는, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템에서 이용되는 곡면용의 프로브 (200E) 의 구성예를 나타내는 모식도이다.Fig. 9 is a schematic diagram showing a configuration example of a
도 9(A) 를 참조하여, 프로브 (200E) 의 굴곡 가능한 플렉시블부 (226) 는, 본체부 (224) 와 회전 가능하게 접속된 볼 조인트 (242) 를 사용하여 구성되어 있다. 보다 구체적으로는, 프로브 (200E) 는, 본체부 (224) 와, 플렉시블부 (226) 및 접촉부 (228) 를 연결하기 위한 볼 조인트 (242) 를 포함한다. 볼 조인트 (242) 는, 소정의 저항을 갖고 있으므로, 본체부 (224) 와 플렉시블부 (226) 는, 소정의 상대 관계로 유지되도록 되어 있다. 볼 조인트 (242) 의 저항을 초과하는 힘이 가해짐으로써, 플렉시블부 (226) 는, 본체부 (224) 에 대해 임의의 각도를 취할 수 있다. 즉, 샘플 (4) 의 표면 형상에 적합하도록, 플렉시블부 (226) 는, 본체부 (224) 의 길이 방향에 대해 대각선을 향하게 된다.Referring to FIG. 9(A) , the bendable
도 9(B) 를 참조하여, 프로브 (200E) 의 내부에는, 광 파이버 (20) (도 4 참조) 와 광학적으로 접속된 도광로 (204) 가 형성되어 있다. 도광로 (204) 는, 광 파이버 (20) 를 통하여 공급된 광을 투수광부 (202) 에 유도함과 함께, 투수광부 (202) 에 입사한 광을 광 파이버 (20) 에 유도한다.Referring to Fig. 9(B), inside the
도광로 (204) 는, 광 파이버 등의 굴곡 가능한 재질로 구성되어 있다. 도광로 (204) 의 일단에는 단말 기구 (206) 가 형성되어 있고, 단말 기구 (206) 는, 투수광부 (202) 와 광학적으로 접속된 단말 기구 (208) 와 연통되어 있다.The
도광로 (204) 는, 볼 조인트 (242) 의 내부를 관통하도록 배치되어 있다. 볼 조인트 (242) 의 내부공은, 본체부 (224) 와 플렉시블부 (226) 의 위치 관계에 상관없이 유지되므로, 도광로 (204) 가 손상되거나 하지는 않는다.The
또한, 프로브 (200E) 의 접촉부 (228) 의 구성은, 도 5 에 나타내는 프로브 (200A) 의 접촉부 (228) 와 동일하다.In addition, the structure of the
도 9 에 나타내는 바와 같이, 프로브 (200E) 는, 사용자가 파지하는 본체부 (224) 와, 샘플 (4) 에 갖다 대어지는 접촉부 (228) 가 볼 조인트 (242) 에 의해 연결된 구조를 채용하고 있다. 이와 같은 구조를 채용함으로써, 사용자는, 본체부 (224) 의 각도를 의식하지 않고, 샘플 (4) 의 임의의 측정 위치에 따른 각도로 접촉부 (228) 를 갖다 댈 수 있다. 이로써, 샘플 (4) 의 막 두께 측정을 간편하게 또한 확실하게 실시할 수 있다.As shown in FIG. 9 , the
상기 서술한 바와 같은 구조를 갖는 프로브 (200) 를 채용함으로써, 평탄하지 않은 측정면을 갖는 샘플 (4) 의 막 두께를 측정할 수 있다. 또한, 사용자에 의해 파지되는 본체부 (224) 에 대해, 플렉시블부 (226) 를 통하여, 접촉부 (228) 가 임의의 방향을 변화시킬 수 있도록 되어 있으면, 상기 서술한 구조에 한정되지 않고, 어떠한 구조의 프로브 (200) 를 채용해도 된다.By employing the
<C. 막 두께 측정의 처리예><C. Process example of film thickness measurement>
다음으로, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템 (1) 에 의한 막 두께 측정의 처리예에 대해 설명한다.Next, processing examples of film thickness measurement by the
도 10 은, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템 (1) 이 막 두께 측정의 대상으로 하는 샘플 (4) 의 단면 구조의 일례를 나타내는 모식도이다. 설명의 편의상, 도 10 에는, 기판층 (42) 상에 코팅층 (41) 이 형성된 샘플 (4) 을 나타낸다. 코팅층 (41) 은, 공기층 (40) 과 접해 있는 것으로 한다.10 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional structure of a
도 10 을 참조하여, 프로브 (200) 로부터 조사된 측정광 (22) 이 코팅층 (41) 과 기판층 (42) 의 계면에서 반사되어 발생하는 반사광에 대해 생각한다. 이하의 설명에서는, 첨자 i 를 사용하여 각 층을 표현한다. 즉, 공기층 (40) 을 첨자「0」, 샘플의 코팅층 (41) 을 첨자「1」, 기판층 (42) 을 첨자「2」로 한다. 또, 각 층에 있어서의 굴절률을 첨자 i 를 사용하여, 굴절률 ni 로 나타낸다.Referring to FIG. 10 , consider the reflected light generated when the
서로 상이한 굴절률 ni 를 갖는 층의 계면에서는 광의 반사가 발생하기 때문에, 굴절률이 상이한 i 층과 i+1 층 사이의 각 경계면에서의 P 편광 성분 및 S 편광 성분의 진폭 반사율 (Fresnel 계수) r(P) i,i+1, r(S) i,i+1 은 다음과 같이 나타낼 수 있다.Since light is reflected at the interface between the layers having different refractive indices n i , the amplitude reflectance (Fresnel coefficient) r (P) of the P-polarized component and the S-polarized component at each interface between the i layer and the i+1 layer having different refractive indices i,i+1 , r (S) i,i+1 can be expressed as follows.
여기서, φi 는 i 층에 있어서의 입사각이다. 이 입사각 φi 는, 이하와 같은 Snell 의 법칙에 의해, 최상층의 공기층 (40) 에 있어서의 측정광 (22) 의 입사각으로부터 계산할 수 있다.Here, φ i is the incident angle in the i layer. This angle of incidence φi can be calculated from the angle of incidence of the
N0sinφ0 = Nisinφi N 0 sinφ 0 = N i sinφ i
광이 간섭 가능한 막 두께를 갖는 층 내에서는, 상기 식으로 나타내는 진폭 반사율로 반사되는 광이 층 내를 몇 번이나 왕복한다. 그 때문에, 인접하는 층과의 계면에서 직접 반사된 광과 층 내를 다중 반사된 후의 광 사이에서는 그 광로 길이가 상이하기 때문에, 위상이 서로 상이한 것이 되고, 코팅층 (41) 의 표면에 있어서 광의 간섭이 발생한다. 이와 같은, 각 층 내에 있어서의 광의 간섭 효과를 나타내는 위해, i 층의 층 내에 있어서의 광의 위상각 βi 를 도입하면, 이하와 같이 나타낼 수 있다.In a layer having a film thickness in which light can interfere, light reflected with an amplitude reflectance represented by the above equation travels through the layer many times. Therefore, since the optical path lengths are different between the light reflected directly at the interface with the adjacent layer and the light after multiple reflection in the layer, the phases are different from each other, and light interference occurs on the surface of the
여기서, di 는 i 층의 막 두께를 나타내고, λ 는 입사광의 파장을 나타낸다.Here, d i represents the film thickness of the i layer, and λ represents the wavelength of the incident light.
보다 단순화하기 위해, 샘플 (4) 에 대해 수직으로 광이 조사되는 경우, 즉 입사각 φi = 0 으로 하면, P 편광과 S 편광의 구별은 없어지고, 각 층 사이의 계면에 있어서의 진폭 반사율 및 막 두께의 위상각 β1 은 이하와 같이 된다.For further simplification, when light is irradiated perpendicularly to the
또한, 도 10 에 나타내는 샘플 (4) 에 대한 반사율 R 은, 이하와 같이 된다.In addition, the reflectance R with respect to the
상기 식에 있어서, 위상각 β1 에 대한 주파수 변환 (푸리에 변환) 을 생각하면, 위상 인자 (Phase Factor) 인 cos2β1 은 반사율 R 에 대해 비선형이 된다. 그래서, 이 위상 인자 cos2β1 에 대해 선형성을 갖는 함수로의 변환을 실시한다. 일례로서, 이 반사율 R 을 이하의 식과 같이 변환하고, 독자적인 변수인 파수 변환 반사율 R' 를 정의한다.In the above equation, considering the frequency transformation (Fourier transform) for the phase angle β 1 , the phase factor cos2β 1 becomes nonlinear with respect to the reflectance R. Therefore, conversion into a function having linearity is performed for this phase factor cos2β 1 . As an example, this reflectance R is converted according to the following formula, and a unique variable wavenumber conversion reflectance R' is defined.
이 파수 변환 반사율 R' 는, 위상 인자 cos2β1 에 대한 1 차식이 되고, 선형성을 갖게 된다. 여기서, 식 중의 Ra 는 파수 변환 반사율 R' 에 있어서의 절편이고, Rb 는 파수 변환 반사율 R' 에 있어서의 기울기이다. 즉, 이 파수 변환 반사율 R' 는, 각 파장에 있어서의 반사율 R 의 값을 주파수 변환에 관련된 위상 인자 cos2β1 에 대해 선형화하기 위한 함수이다. 또한, 이와 같은 위상 인자에 대해 선형화하기 위한 함수로는, 1/(1-R) 이라는 함수를 사용해도 된다.This wavenumber conversion reflectance R' becomes a linear expression for the phase factor cos2β 1 and has linearity. Here, R a in the formula is an intercept in the wave number conversion reflectance R', and R b is a slope in the wave number conversion reflectance R'. That is, this wavenumber conversion reflectance R' is a function for linearizing the value of reflectance R at each wavelength with respect to the phase factor cos2β 1 related to frequency conversion. Also, as a function for linearizing such a phase factor, a function of 1/(1-R) may be used.
따라서, 대상으로 하는 코팅층 (41) 내의 파수 K1 은 이하와 같이 정의할 수있다.Therefore, the wave number K 1 in the
여기서, 코팅층 (41) 내의 전자파의 전파 특성은 파수 K1 에 의존한다. 즉, 진공 중에 있어서 파장 λ 를 갖는 광은, 층 내에서는 그 광 속도가 저하되기 때문에, 파장도 λ 에서 λ/n1 까지 길어지는 것을 알 수 있다. 이와 같은 파장 분산 현상을 고려하여, 파수 변환 반사율 R' 를 이하와 같이 정의한다.Here, propagation characteristics of electromagnetic waves in the
이 관계로부터, 파수 변환 반사율 R' 를 파수 K 에 대해 주파수 변환 (푸리에 변환) 하면, 코팅층 (41) 의 막 두께 d1 에 상당하는 주기 성분에 피크가 나타나는 것에 의해, 이 피크 위치를 특정함으로써, 코팅층 (41) 의 막 두께 d1 을 산출할 수 있다.From this relationship, when the wave number transform reflectance R' is subjected to frequency transformation (Fourier transform) with respect to the wave number K, a peak appears in the period component corresponding to the film thickness d 1 of the
즉, 샘플 (4) 로부터 측정되는 분광 반사율과 각 파장에 있어서의 반사율의 대응 관계를, 각 파장으로부터 산출되는 파수와 상기 서술한 관계식에 따라 산출되는 파수 변환 반사율 R' 의 대응 관계 (파수 분포 특성) 로 변환하고, 이 파수 K 를 포함하는 파수 변환 반사율 R' 의 함수를 파수 K 에 대해 주파수 변환하여 스펙트럼을 산출하고, 이 산출된 스펙트럼에 나타나는 피크에 기초하여, 샘플 (4) 을 구성하는 코팅층 (41) 의 막 두께 d1 을 산출한다. 이것은, 파수 분포 특성에 포함되는 각 파수 성분의 진폭값을 취득하고, 이 중 진폭값이 큰 파수 성분에 기초하여, 코팅층 (41) 의 막 두께 d1 을 산출하는 것을 의미한다.That is, the correspondence relationship between the spectral reflectance measured from the
파수 분포 특성으로부터 진폭값이 큰 파수 성분을 해석하는 방법으로는, FFT 등의 이산적인 푸리에 변환을 사용하는 FFT 법이나, 최대 엔트로피법 (Maximum Entropy Method) 등의 최적화법을 사용하는 방법을 채용할 수 있다.As a method of analyzing the wavenumber component having a large amplitude value from the wavenumber distribution characteristics, an FFT method using a discrete Fourier transform such as FFT or a method using an optimization method such as the Maximum Entropy Method can be adopted. can
<D. 측정 신뢰도><D. Measurement Reliability >
다음으로, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템 (1) 이 제공하는 측정 신뢰도에 대해 설명한다.Next, measurement reliability provided by the
본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템 (1) 은, 사용자가 파지하여 임의의 위치에서 측정이 가능한 가반형으로서 구성된다. 또, 광학 측정 시스템 (1) 이 채용하는 반사광 관측계를 사용한 분광 간섭식에서는, 프로브 (200) 로부터 조사되는 측정광 (22) 이 샘플 (4) 에서 발생할 수 있는 관측광 (24) 을 프로브 (200) 에서 수광할 필요가 있다. 그 때문에, 사용자가 파지하는 상태에 따라 측정이 불안정해질 수 있다. 특히, 곡면용 프로브를 사용하는 경우에는, 사용자는 측정 중에 프로브 (200) 를 파지해 두어야 하기 때문에, 프로브 (200) 와 샘플 (4) 의 측정면의 거리를 적절히 유지해 두는 것이 어려우므로, 측정이 불안정해질 수 있다.The
그래서, 상기 서술한 바와 같은 불안정한 상태에서 측정된 막 두께가 출력되는 것을 방지하기 위해, 광학 측정 시스템 (1) 은, 막 두께 측정에 관련된 측정 신뢰도를 산출한다.Therefore, in order to prevent output of the measured film thickness in an unstable state as described above, the
본 명세서에 있어서,「측정 신뢰도」는, 측정 혹은 산출되는 측정 결과 (예를 들어, 막 두께) 가 어느 정도 적절히 측정된 것인지를 나타내는 정도를 의미한다.In this specification, "measurement reliability" means the degree to which a measured or calculated measurement result (eg, film thickness) is appropriately measured.
측정 신뢰도의 산출 방법으로는, 임의의 방법을 채용할 수 있지만, 전형예로서, 몇 가지 산출 방법에 대해 설명한다.Although any method can be employed as a method for calculating the measurement reliability, some calculation methods will be described as typical examples.
(d1 : FFT 법에 의한 측정 신뢰도의 산출 방법)(d1: Calculation method of measurement reliability by FFT method)
먼저, FFT 법에 의한 막 두께를 산출하는 경우에 적합한 방법을 설명한다.First, a method suitable for calculating the film thickness by the FFT method will be described.
도 11 은, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템 (1) 에 있어서의 측정 신뢰도를 산출하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 11 에는, FFT 법에 의해 샘플의 막 두께를 산출하는 경우에 있어서의 측정 신뢰도를 산출하는 방법을 나타낸다.11 is a diagram for explaining an example of a method for calculating measurement reliability in the
도 11 을 참조하여, 샘플 (4) 로부터 측정된 관측광 (24) 으로부터 분광 반사율을 산출하고, 상기 서술한 바와 같은 파수 변환 반사율 R' 로 변환한 후에, 파수 K 에 대해 주파수 변환 (푸리에 변환) 함으로써, 가로축을 막 두께로 하고, 세로축을 파워로 하는 스펙트럼 (이하,「파워 스펙트럼」이라고도 칭한다.) 을 산출할 수 있다.Referring to Fig. 11, the spectral reflectance is calculated from the observation light 24 measured from the
이와 같이, FFT 법에서는, 분광 반사율 또는 분광 투과율을 주파수 변환하여 산출되는 스펙트럼에 나타나는 피크에 기초하여, 샘플 (4) 의 막 두께를 산출한다.In this way, in the FFT method, the film thickness of the
산출된 파워 스펙트럼에 대해, 샘플 (4) 의 막 두께에 상당하는 위치에 나타나는 피크에 기초하여, 측정 신뢰도를 산출할 수 있다. 즉, 적절한 측정 상태일수록, 파워 스펙트럼에는 크고 또한 날카로운 피크가 나타난다. 그래서, 피크의 크기 혹은 날카로움에 따라 측정 신뢰도를 산출할 수 있다.With respect to the calculated power spectrum, based on a peak appearing at a position corresponding to the film thickness of the
예를 들어, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 샘플 (4) 의 막 두께에 상당하는 위치에 나타나는 피크가 나타내는 면적 (피크 면적) 과, 그 이외의 부분의 면적 (노이즈 면적) 을 산출하고, 산출한 면적의 비를 측정 신뢰도로 해도 된다. 구체적으로는, 이하와 같은 식에 따라 측정 신뢰도를 산출할 수 있다.For example, as shown in Fig. 11, the area of a peak appearing at a position corresponding to the film thickness of sample 4 (peak area) and the area of other parts (noise area) are calculated and calculated. The area ratio may be regarded as the measurement reliability. Specifically, measurement reliability can be calculated according to the following formula.
측정 신뢰도 = 피크 면적/노이즈 면적Measurement Reliability = Peak Area/Noise Area
혹은, 이하에 나타내는 어느 식을 채용해도 된다.Alternatively, any formula shown below may be employed.
측정 신뢰도 = 피크 면적/(피크 면적 + 노이즈 면적)Measurement Reliability = Peak Area/(Peak Area + Noise Area)
측정 신뢰도 = (피크 면적 - 노이즈 면적)/(피크 면적 + 노이즈 면적)Measurement Reliability = (Peak Area - Noise Area)/(Peak Area + Noise Area)
또한 혹은, 피크의 높이 (파워의 크기) 에 기초하여 측정 신뢰도를 산출해도 된다. 구체적으로는, 이하에 나타내는 어느 식에 따라 측정 신뢰도를 산출할 수 있다.Alternatively, the measurement reliability may be calculated based on the height of the peak (magnitude of power). Specifically, measurement reliability can be calculated according to any formula shown below.
측정 신뢰도 = 피크 높이/노이즈 높이Measurement Reliability = Peak Height/Noise Height
측정 신뢰도 = 피크 높이/(피크 높이 + 노이즈 높이)Measurement Reliability = Peak Height/(Peak Height + Noise Height)
측정 신뢰도 = (피크 높이 - 노이즈 높이)/(피크 높이 + 노이즈 높이)Measurement Reliability = (Peak Height − Noise Height)/(Peak Height + Noise Height)
이와 같이, FFT 법에 의해 샘플의 막 두께를 산출하는 경우에는, 산출되는 파워 스펙트럼에 나타나는 피크의 크기에 기초하여, 측정 신뢰도를 산출할 수 있다.In this way, when the film thickness of the sample is calculated by the FFT method, the measurement reliability can be calculated based on the size of the peak appearing in the calculated power spectrum.
(d2 : 최적화법에 의한 측정 신뢰도의 산출 방법)(d2: Calculation method of measurement reliability by optimization method)
다음으로, 최적화법에 의한 막 두께를 산출하는 경우에 적합한 방법을 설명한다.Next, a method suitable for calculating the film thickness by the optimization method will be described.
최적화법은, 분광 반사율을 나타내는 모델의 파라미터를, 실측된 분광 반사율 (혹은, 실측된 분광 반사율을 변환하여 얻어진 파수 변환 반사율 R') 과 일치하도록 피팅하는 방법이다.The optimization method is a method of fitting the parameters of a model representing the spectral reflectance to match the actually measured spectral reflectance (or the wavenumber converted reflectance R' obtained by converting the actually measured spectral reflectance).
이와 같이, 최적화법에서는, 분광 반사율 또는 분광 투과율을 나타내는 모델의 파라미터를, 관측광 (24) 에 기초하여 산출되는 분광 반사율 또는 분광 투과율과 일치하도록 피팅함으로써, 샘플의 막 두께를 산출한다.In this way, in the optimization method, the film thickness of the sample is calculated by fitting the parameter of the model representing the spectral reflectance or spectral transmittance to match the spectral reflectance or spectral transmittance calculated based on the
최적화법에 의해 결정된 파라미터에 의해 정의된 모델에 의해 산출되는 분광 반사율 (이론값) 이 실측된 분광 반사율과 어느 정도 일치하고 있는지 (즉, 실측된 분광 반사율과의 일치도, 혹은, 실측된 분광 반사율로부터의 괴리 정도) 에 기초하여, 측정 신뢰도를 산출할 수 있다.To what extent the spectral reflectance (theoretical value) calculated by the model defined by the parameters determined by the optimization method agrees with the actually measured spectral reflectance (i.e., the degree of agreement with the actually measured spectral reflectance, or from the actually measured spectral reflectance) Based on the degree of deviation), measurement reliability can be calculated.
보다 구체적으로는, 실측된 분광 반사율과 최적화법에 의해 결정된 파라미터에 의해 정의된 모델에 의해 산출되는 분광 반사율 (이론값) 의 상관 계수를 측정 신뢰도로서 결정해도 된다.More specifically, a correlation coefficient between the measured spectral reflectance and the spectral reflectance (theoretical value) calculated by a model defined by parameters determined by an optimization method may be determined as the measurement reliability.
혹은, 실측된 분광 반사율과 최적화법에 의해 결정된 파라미터에 의해 정의된 모델에 의해 산출되는 분광 반사율 (이론값) 사이의 제곱 오차의 역수를 측정 신뢰도로서 결정해도 된다.Alternatively, the reciprocal of the square error between the measured spectral reflectance and the spectral reflectance (theoretical value) calculated by a model defined by the parameters determined by the optimization method may be determined as the measurement reliability.
이와 같이, 최적화법에 의해 샘플의 막 두께를 산출하는 경우에는, 결정된 파라미터에 의해 정의된 모델에 의해 산출되는 분광 반사율과 실측된 분광 반사율의 일치의 정도에 기초하여, 측정 신뢰도를 산출할 수 있다. 즉, 최적화법에 의해 샘플의 막 두께를 산출하는 경우에는, 결정된 피팅의 결과에 기초하여, 측정 신뢰도를 산출할 수 있다.In this way, when the film thickness of the sample is calculated by the optimization method, the measurement reliability can be calculated based on the degree of agreement between the spectral reflectance calculated by the model defined by the determined parameters and the actually measured spectral reflectance. . That is, when the film thickness of the sample is calculated by the optimization method, the measurement reliability can be calculated based on the determined fitting result.
(d3 : 반사율에 기초하는 측정 신뢰도의 산출 방법)(d3: calculation method of measurement reliability based on reflectance)
도 12 는, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템 (1) 에 있어서의 측정 신뢰도를 산출하는 방법의 다른 일례를 설명하기 위한 도면이다.12 is a diagram for explaining another example of a method for calculating measurement reliability in the
도 12(A) 에는, 측정 상태가 나쁜 경우의 분광 반사율의 일례를 나타내고, 도 12(B) 에는, 측정 상태가 적절한 경우의 분광 반사율의 일례를 나타낸다. 도 12 에 나타내는 바와 같이, 적절한 측정 상태에 있어서는, 분광 반사율의 진폭 (반사율의 최댓값와 최솟값의 차) 은, 상대적으로 커진다. 그 때문에, 분광 반사율의 진폭의 크기에 기초하여, 측정 신뢰도를 산출하도록 해도 된다. 예를 들어, 레퍼런스 캡을 장착한 상태에서 측정되는 분광 반사율의 진폭을 기준으로 하여, 기준이 되는 진폭에 대한 비율을 측정 신뢰도로서 산출해도 된다.Fig. 12(A) shows an example of the spectral reflectance when the measurement state is bad, and Fig. 12(B) shows an example of the spectral reflectance when the measurement state is appropriate. As shown in Fig. 12, in an appropriate measurement state, the amplitude of the spectral reflectance (difference between the maximum and minimum reflectance values) becomes relatively large. Therefore, the measurement reliability may be calculated based on the amplitude of the spectral reflectance. For example, on the basis of the amplitude of the spectral reflectance measured with the reference cap attached, a ratio to the reference amplitude may be calculated as the measurement reliability.
레퍼런스 캡은, 광학 측정 시스템 (1) 의 교정을 위해 사용된다. 또, 레퍼런스 캡은, 프로브 (200) 의 보관시에 먼지 등의 침입을 방지하기 위해 사용할 수도 있다.A reference cap is used for calibration of the
레퍼런스 캡은, 프로브 (200) 에 장착한 상태에서, 프로브 (200) 의 투수광부 (202) 와 대향하는 위치에 미러가 형성되어 있다. 미러는, 투수광부 (202) 로부터 조사되는 측정광 (22) 을 반사하여, 관측광 (24) 으로서 투수광부 (202) 에 되돌린다. 프로브 (200) 에 레퍼런스 캡을 장착한 상태에서 측정되는 관측광 (24) 은, 반사율의 기준 (레퍼런스) 으로서 사용된다. 즉, 프로브 (200) 에 레퍼런스 캡 (30) 을 장착한 상태에서 측정되는 관측광 (24) 은, 레퍼런스 시그널로서 취득된다.In the state where the reference cap is attached to the
이와 같이, 샘플의 막 두께를 산출하는 알고리즘에 의존하지 않고, 측정된 분광 반사율의 진폭에 기초하여, 측정 신뢰도를 산출할 수 있다.In this way, the measurement reliability can be calculated based on the measured amplitude of the spectral reflectance without depending on the algorithm for calculating the film thickness of the sample.
또, 반사율 (진폭 반사율) 의 값으로부터 측정 신뢰도를 산출하도록 해도 된다. 예를 들어, 반사율을 그대로 측정 신뢰도로서 출력해도 되고, 반사율을 소정의 함수 (예를 들어, 반사율에 대해 출력이 단조 증가하는 함수) 에 입력하여 측정 신뢰도를 산출하도록 해도 된다.Moreover, you may make it calculate measurement reliability from the value of reflectance (amplitude reflectance). For example, the reflectance may be output as measurement reliability as it is, or the measurement reliability may be calculated by inputting the reflectance into a predetermined function (for example, a function in which the output monotonically increases with respect to the reflectance).
샘플에 대한 프로브 (200) 의 각도 혹은 거리가 적절하지 않은 경우나, 샘플 표면에서의 광 확산이 큰 경우 등에는, 산출되는 반사율 (진폭 반사율) 은 작아지며, 이것은 측정 신뢰도가 낮은 것을 의미한다.When the angle or distance of the
이와 같이, 샘플의 막 두께를 산출하는 알고리즘에 의존하지 않고, 측정된 반사율 (진폭 반사율) 의 크기에 기초하여, 측정 신뢰도를 산출할 수 있다.In this way, the measurement reliability can be calculated based on the magnitude of the measured reflectance (amplitude reflectance) without depending on the algorithm for calculating the film thickness of the sample.
또한, 반사율 (진폭 반사율) 의 편차로부터 측정 신뢰도를 산출하도록 해도 된다. 예를 들어, 사용자의 프로브 (200) 의 파지가 안정되어 있지 않아, 프로브 (200) 의 각도 혹은 거리가 변동되는 경우나, 샘플 표면에 미세한 막 두께 분포가 존재하는 경우 등에는, 산출되는 반사율 (진폭 반사율) 의 편차는 커지며, 이것은 측정 신뢰도가 낮은 것을 의미한다.Alternatively, the measurement reliability may be calculated from the variation in the reflectance (amplitude reflectance). For example, when the user's grip of the
도 13 은, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템 (1) 에 있어서의 측정 신뢰도를 산출하는 방법의 또 다른 일례를 설명하기 위한 도면이다.13 is a diagram for explaining another example of a method for calculating the measurement reliability in the
도 13(A) 에는, 측정이 불안정한 경우의 반사율의 일례를 나타내고, 도 13(B) 에는, 측정이 안정되어 있는 경우의 반사율의 일례를 나타낸다. 도 13 에 나타내는 바와 같이, 측정이 안정되어 있는 경우에는, 측정되는 반사율도 안정되므로, 편차는 상대적으로 작아진다. 그 때문에, 반사율의 편차의 크기에 기초하여, 측정 신뢰도를 산출하도록 해도 된다.Fig. 13(A) shows an example of the reflectance when the measurement is unstable, and Fig. 13(B) shows an example of the reflectance when the measurement is stable. As shown in Fig. 13, when the measurement is stable, the measured reflectance is also stable, so the deviation is relatively small. For this reason, the measurement reliability may be calculated based on the size of the variation in reflectance.
보다 구체적으로는, 최근의 측정으로부터 소정 횟수분의 반사율의 표준 편차 혹은 분산으로부터, 측정 신뢰도를 산출하도록 해도 된다.More specifically, the measurement reliability may be calculated from the standard deviation or dispersion of the reflectance for a predetermined number of times from recent measurements.
이와 같이, 샘플의 막 두께를 산출하는 알고리즘에 의존하지 않고, 측정된 반사율 (진폭 반사율) 의 편차에 기초하여, 측정 신뢰도를 산출할 수 있다.In this way, the measurement reliability can be calculated based on the deviation of the measured reflectance (amplitude reflectance) without depending on the algorithm for calculating the film thickness of the sample.
(d4 : 레퍼런스 시그널에 기초하는 측정 신뢰도의 산출 방법)(d4: Calculation method of measurement reliability based on reference signal)
프로브 (200) 에 레퍼런스 캡을 장착한 상태에서 측정되는 관측광 (24) 인 레퍼런스 시그널에 기초하여, 측정 신뢰도를 산출하도록 해도 된다.The measurement reliability may be calculated based on the reference signal, which is the observation light 24 measured with the reference cap attached to the
예를 들어, 사용에 의한 광원 (102) 의 열화 등이 있으면, 광원 (102) 이 발생시키는 측정광의 광량이 저하된다. 이와 같은 상태가 되면, 측정 신뢰도가 저하되어 있는 것으로 간주할 수 있다. 그래서, 제품 출하 전 혹은 제품 출하 직후의 레퍼런스 시그널의 크기와, 실제로 측정할 때의 레퍼런스 시그널의 크기에 기초하여, 측정 신뢰도를 산출해도 된다.For example, when the
보다 구체적으로는, 제품 출하 전 혹은 제품 출하 직후의 레퍼런스 시그널의 크기에 대한 실제로 측정할 때의 레퍼런스 시그널의 크기의 비율을 측정 신뢰성으로서 산출해도 된다.More specifically, the ratio of the magnitude of the reference signal during actual measurement to the magnitude of the reference signal before product shipment or immediately after product shipment may be calculated as measurement reliability.
이와 같이, 샘플의 막 두께를 산출하는 알고리즘에 의존하지 않고, 측정된 레퍼런스 시그널의 크기에 기초하여, 측정 신뢰도를 산출할 수 있다.In this way, measurement reliability can be calculated based on the magnitude of the measured reference signal without depending on an algorithm for calculating the film thickness of the sample.
(d5 : 측정 결과의 편차에 기초하는 측정 신뢰도의 산출 방법)(d5: Calculation method of measurement reliability based on deviation of measurement results)
측정 결과 (예를 들어, 막 두께) 의 편차로부터 측정 신뢰도를 산출하도록 해도 된다. 예를 들어, 사용자의 프로브 (200) 의 파지가 안정되어 있지 않아, 프로브 (200) 의 각도 혹은 거리가 변동되는 경우나, 샘플 표면에 미세한 막 두께 분포가 존재하는 경우 등에는, 측정 혹은 산출되는 측정 결과의 편차는 커지며, 이것은 측정 신뢰도가 낮은 것을 의미한다.Measurement reliability may be calculated from variations in measurement results (eg, film thickness). For example, when the user's grip of the
상기 서술한 도 13(A) 및 도 13(B) 와 마찬가지로, 측정이 안정되어 있는 경우에는, 측정 혹은 산출되는 측정 결과도 안정되므로, 편차는 상대적으로 작아진다. 그 때문에, 측정 혹은 산출되는 측정 결과의 편차의 크기에 기초하여, 측정 신뢰도를 산출하도록 해도 된다.Similar to the above-described FIGS. 13(A) and 13(B), when the measurement is stable, the measured or calculated measurement result is also stable, so the deviation is relatively small. For this reason, the measurement reliability may be calculated based on the size of the deviation of the measured or calculated measurement results.
보다 구체적으로는, 최근의 측정으로부터 소정 횟수분의 측정 결과의 표준 편차 혹은 분산으로부터, 측정 신뢰도를 산출하도록 해도 된다.More specifically, the measurement reliability may be calculated from the standard deviation or variance of the measurement results for a predetermined number of times from the most recent measurement.
이와 같이, 샘플의 막 두께를 산출하는 알고리즘에 의존하지 않고, 측정 혹은 산출되는 측정 결과의 편차에 기초하여, 측정 신뢰도를 산출할 수 있다.In this way, the measurement reliability can be calculated based on the deviation of the measured or calculated measurement result without depending on the algorithm for calculating the film thickness of the sample.
(d6 : 복수 종류의 측정 신뢰도를 이용하는 방법)(d6: method using multiple types of measurement reliability)
상기 서술한 바와 같이, 측정 신뢰도는, 복수의 방법으로 산출할 수 있다. 그 때문에, 상이한 방법으로 산출된 복수의 측정 신뢰도를 조합하여 최종적인 측정 신뢰도로서 산출하도록 해도 된다. 이 경우, 대상의 복수의 측정 신뢰도를 정규화한 후에, 단순 평균함으로써, 최종적인 측정 신뢰도로서 산출해도 된다.As described above, measurement reliability can be calculated by a plurality of methods. Therefore, it may be calculated as the final measurement reliability by combining a plurality of measurement reliability calculated by different methods. In this case, the final measurement reliability may be calculated by simple averaging after normalizing a plurality of measurement reliability of the target.
혹은, 대상의 복수의 측정 신뢰도에 대해, 각각 대응하는 가중 계수를 곱하여, 최종적인 측정 신뢰성으로서 산출해도 된다. 또한 혹은, 조건에 따라 가중 계수를 변화시켜도 된다.Alternatively, the final measurement reliability may be calculated by multiplying a plurality of target measurement reliability by a respective corresponding weighting factor. Alternatively, the weighting coefficient may be changed according to conditions.
이와 같이, 복수 종류의 측정 신뢰도를 이용하여, 최종적인 측정 신뢰성을 결정함으로써, 측정 신뢰성의 정확성을 높일 수 있다.In this way, by determining the final measurement reliability using a plurality of types of measurement reliability, the accuracy of the measurement reliability can be increased.
(d7 : 통지의 방법)(d7: method of notification)
사용자에 대한 측정 신뢰도의 통지는, 어떠한 방법이어도 되지만, 사용자가 프로브 (200) 를 파지하여 주사하고 있는 상태에 있어서 측정 신뢰도를 인식하기 쉽도록, 측정 신뢰도를 나타내는 통지음을 사용해도 된다. 예를 들어, 이하와 같이, 측정 신뢰도의 높이를 통지음의 발생 주기 혹은 발생 빈도에 대응시켜도 된다.Although any method may be used to notify the user of the measurement reliability, a notification sound indicating the measurement reliability may be used so that the user can easily recognize the measurement reliability while holding and scanning the
측정 신뢰도 : 저 삐 (무음) 삐Measurement Reliability: Low Beep (Silent) Beep
측정 신뢰도 : 중 삐삐 (무음) 삐삐Measurement reliability: medium beep (silent) beep
측정 신뢰도 : 고 삐삐삐 (무음) 삐삐삐Measurement Reliability: High beep beep beep (silent) beep beep beep
이와 같이, 측정 신뢰도의 높이에 대응한 통지음을 발생시켜도 된다. 이와 같은 통지음에 의해, 사용자는, 측정 신뢰도를 실시간으로 파악할 수 있으므로, 프로브 (200) 를 적절한 각도, 거리, 위치 (측정 위치) 로 조정할 수 있다. 이와 같은 조정에 의해, 적절한 측정 상태에 있어서의 샘플 (4) 의 막 두께를 취득할 수 있다.In this way, a notification sound corresponding to the height of measurement reliability may be generated. With such a notification sound, the user can grasp the measurement reliability in real time, so that the
상기 서술한 설명에 있어서는, 측정 신뢰도의 높이를 통지음의 발생 주기 혹은 발생 빈도에 대응시킨 통지 형태에 대해 예시했지만, 이것에 한정되지 않고 임의의 통지 방법을 채용할 수 있다.In the above description, the notification form in which the height of the measurement reliability is associated with the generation period or frequency of notification sound has been exemplified, but it is not limited to this, and any notification method can be adopted.
소리에 의해 측정 신뢰도를 통지하는 경우 (즉, 사용자가 청각으로 측정 신뢰도를 인식하는 경우) 에는, 산출되는 측정 신뢰도의 높이에 따라, 음량, 음정, 음색 중 하나 또는 복수를 변화시키도록 해도 된다. 사용자는, 통지음의 음량, 음정, 음색 중 어느 것이 변화함으로써, 측정 신뢰도의 변화를 용이하게 인식할 수 있다.When the measurement reliability is notified by sound (ie, when the user recognizes the measurement reliability by hearing), one or more of volume, pitch, and timbre may be changed according to the height of the calculated measurement reliability. The user can easily recognize a change in measurement reliability by changing any of the volume, pitch, and timbre of the notification sound.
또한, 소리에 의한 통지에 한정되지 않고, 진동, 광, 화상 등에 의한 통지를 채용할 수도 있다.In addition, notification by vibration, light, image, etc. can also be adopted, not limited to notification by sound.
예를 들어, 진동에 의해 측정 신뢰도를 통지하는 경우 (즉, 사용자가 촉각으로 측정 신뢰도를 인식하는 경우) 에는, 측정 장치 (100) 및/또는 프로브 (200) 에 진동자를 형성함과 함께, 산출되는 측정 신뢰도의 높이에 따라, 진동자의 진동 강도, 진동 주기, 진동 간격 중 하나 또는 복수를 변화시키도록 해도 된다. 사용자는, 자신이 느끼는 진동이 변화함으로써, 측정 신뢰도의 변화를 용이하게 인식할 수 있다.For example, when the measurement reliability is notified by vibration (that is, when the user recognizes the measurement reliability with a tactile sense), a vibrator is formed in the
또, 광 혹은 화상에 의해 측정 신뢰도를 통지하는 경우 (즉, 사용자가 시각으로 측정 신뢰도를 인식하는 경우) 에는, 측정 장치 (100) 및/또는 프로브 (200) 에 임의의 발광 디바이스를 형성함과 함께, 산출되는 측정 신뢰도의 높이에 따라, 발광 디바이스의 발광 상태를 변화시키도록 해도 된다. 즉, 출력부 (106) 로부터 측정 신뢰도를 나타내는 광 및 화상의 적어도 일방을 출력하도록 해도 된다. 사용자는, 눈에 들어오는 광이나 화상에 의해, 측정 신뢰도의 변화를 용이하게 인식할 수 있다.In addition, when the measurement reliability is notified by light or an image (that is, when the user recognizes the measurement reliability visually), forming an arbitrary light emitting device in the
도 14 는, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템 (1) 에 있어서의 측정 신뢰도의 통지 형태의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 14(A) ∼ 도 14(C) 에는, 측정 장치 (100) 의 출력부 (106) 로서, 디스플레이 (1060) 를 채용한 경우의 통지 형태의 일례를 나타낸다.Fig. 14 is a schematic diagram showing an example of a form of notification of measurement reliability in the
도 14(A) 에 나타내는 측정 장치 (100) 의 디스플레이 (1060) 에는, 막 두께의 측정값 (1062) 과, 측정 신뢰도를 나타내는 스테이터스 바 (1064) 가 표시되어 있다. 사용자는, 측정 신뢰도를 나타내는 스테이터스 바 (1064) 를 확인함으로써, 측정 신뢰도를 인식하면서, 막 두께의 측정값 (1062) 을 얻을 수 있다.On the
도 14(B) 에 나타내는 측정 장치 (100) 의 디스플레이 (1060) 에는, 막 두께의 측정값 (1062) 과, 측정 신뢰도를 나타내는 수치 (1066) 가 표시되어 있다. 사용자는, 측정 신뢰도를 나타내는 수치 (1066) 를 확인함으로써, 측정 신뢰도를 인식하면서, 막 두께의 측정값 (1062) 을 얻을 수 있다.On the
도 14(C) 에 나타내는 측정 장치 (100) 의 디스플레이 (1060) 에는, 막 두께의 측정값 (1062) 이 표시됨과 함께, 측정 장치 (100) 에는 측정 신뢰도를 나타내는 인디케이터 (1068) 가 형성되어 있다. 인디케이터 (1068) 는, 산출되는 측정 신뢰도의 높이에 따른 수만큼 점등된다. 사용자는, 측정 신뢰도를 나타내는 인디케이터 (1068) 를 확인함으로써, 측정 신뢰도를 인식하면서, 막 두께의 측정값 (1062) 을 얻을 수 있다.A measured
도 14(A) ∼ 도 14(C) 에 나타내는 통지 형태에 한정되지 않고, 임의의 형태로 측정 신뢰도를 사용자에게 통지할 수 있다.The user can be notified of the measurement reliability in any form, not limited to the form of notification shown in Figs. 14(A) to 14(C).
<E. 기능 블록도><E. Function block diagram>
도 15 는, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템 (1) 이 제공하는 기능 구성의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 15 에 나타내는 각 기능은, 전형적으로는, 측정 장치 (100) 의 연산 처리부 (110) 의 프로세서 (112) 가 측정 프로그램 (124) 을 실행함으로써 실현된다.15 is a schematic diagram showing an example of a functional configuration provided by the
도 15 를 참조하여, 측정 장치 (100) 는, 기능 구성으로서, 버퍼 (150) 와, 파수 변환부 (152) 와, 푸리에 변환부 (154) 와, 피크 탐색부 (156) 와, 막 두께 결정부 (158) 와, 측정 신뢰도 산출부 (160) 와, 출력 처리부 (162) 를 포함한다.Referring to FIG. 15 , the measuring
버퍼 (150) 는, 분광 측정부 (104) 로부터의 검출 결과 (관측광 (24) 의 파장마다의 강도) 를 격납한다.The
파수 변환부 (152) 는, 버퍼 (150) 에 격납되는 관측광 (24) 의 파장마다의 강도로부터 분광 반사율을 산출하고, 산출한 분광 반사율로부터 파수 변환 반사율을 산출한다.The
푸리에 변환부 (154) 는, 파수 변환부 (152) 에 의해 산출된 파수 변환 반사율을 푸리에 변환한다.The
피크 탐색부 (156) 는, 푸리에 변환부 (154) 에 의한 푸리에 변환에 의해 산출된 파워 스펙트럼에 포함되는 피크를 탐색하고, 탐색한 피크에 대응하는 파워 스펙트럼의 위치 (막 두께) 를 출력한다. 즉, 피크 탐색부 (156) 는, 분광 측정부 (104) 에 의한 검출 결과에 기초하여 산출되는 분광 반사율 (혹은, 분광 투과율) 로부터 샘플의 막 두께를 산출하는 막 두께 산출부에 상당한다.The
측정 신뢰도 산출부 (160) 는, 피크 탐색부 (156) 에 의해 산출되는 막 두께가 어느 정도 적절히 측정된 것인지를 나타내는 측정 신뢰도를 산출한다. 보다 구체적으로는, 측정 신뢰도 산출부 (160) 는, 푸리에 변환부 (154) 에 의한 푸리에 변환에 의해 산출된 파워 스펙트럼에 기초하여 측정 신뢰도를 산출한다.The measurement
막 두께 결정부 (158) 는, 소정 조건이 만족되면, 피크 탐색부 (156) 로부터 출력되는 막 두께를 측정 결과로서 결정한다. 소정 조건으로는, 사용자가 조작부 (108) 를 조작한 것, 소정 기간에 있어서의 측정 신뢰도가 최댓값이 되는 것, 측정 신뢰도가 소정의 임계값을 초과하는 것 등을 포함하고 있어도 된다. 이와 같이, 막 두께 결정부 (158) 는, 전형적으로는, 측정 신뢰도가 소정 조건을 만족하는 시점의 막 두께를 측정 결과로서 결정한다.The film
출력 처리부 (162) 는, 피크 탐색부 (156) 로부터 출력되는 막 두께, 측정 신뢰도 산출부 (160) 로부터 출력되는 측정 신뢰도, 막 두께 결정부 (158) 로부터 출력되는 측정 결과 (막 두께) 등을 출력부 (106) 로부터 출력하는 처리를 담당한다. 출력 처리부 (162) 는, 측정 신뢰도 산출부 (160) 에 의해 산출된 측정 신뢰도를 출력부 (106) 에 의해 사용자에게 통지한다.The
또한, 도 15 에는, 전형예로서 FFT 법에 의한 막 두께를 산출하는 경우의 구성예를 나타냈지만, 최적화법에 의한 막 두께를 측정하는 경우에는, 샘플의 막 두께를 파라미터로서 포함하는 모델과, 실측된 반사율 (혹은, 투과율) 을 피팅하는 피팅부를 형성해도 된다.15 shows a configuration example in the case of calculating the film thickness by the FFT method as a typical example, but in the case of measuring the film thickness by the optimization method, a model including the film thickness of the sample as a parameter; A fitting portion for fitting the actually measured reflectance (or transmittance) may be provided.
<F. 처리 순서><F. Processing order>
도 16 은, 본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템 (1) 의 처리 순서를 나타내는 플로 차트이다. 도 16 에 나타내는 각 스텝은, 전형적으로는, 측정 장치 (100) 의 연산 처리부 (110) 의 프로세서 (112) 가 측정 프로그램 (124) 을 실행함으로써 실현된다.Fig. 16 is a flowchart showing the processing procedure of the
도 16 을 참조하여, 측정 장치 (100) 는, 측정 개시가 지시되면 (스텝 S100 에 있어서 예), 광원 (102) 에 구동 지령을 부여하여, 광원 (102) 으로부터의 측정광 (22) 의 조사를 유효화한다 (스텝 S102). 이와 같이, 측정 장치 (100) 는, 임의의 위치에 배치 가능한 프로브 (200) 를 통하여, 광원 (102) 이 발생시킨 측정광 (22) 을 샘플 (4) 에 조사한다.Referring to FIG. 16 , the
그리고, 측정 장치 (100) 는, 샘플 (4) 로부터의 관측광 (24) 이 분광 측정부 (104) 에 입사하여 출력되는 검출 결과 (관측광 (24) 의 파장마다의 강도) 에 기초하여, 샘플 (4) 의 막 두께를 산출한다 (스텝 S104). 이와 같이, 측정 장치 (100) 는, 측정광 (22) 을 샘플 (4) 에 조사하여 발생하는 반사광 (혹은, 투과광) 을 관측광으로서 분광 측정부 (104) 에서 수광하고, 분광 측정부 (104) 에 의한 검출 결과에 기초하여 산출되는 분광 반사율 (혹은, 분광 투과율) 로부터 샘플 (4) 의 막 두께를 산출한다.Then, the measuring
또, 측정 장치 (100) 는, 샘플 (4) 의 막 두께를 산출하는 과정에서 이용한 데이터에 기초하여, 측정 신뢰도를 산출한다 (스텝 S106). 이와 같이, 측정 장치 (100) 는, 산출되는 막 두께가 어느 정도 적절히 측정된 것인지를 나타내는 측정 신뢰도를 산출한다. 그리고, 측정 장치 (100) 는, 산출한 측정 신뢰도의 높이에 대응하는 통지음을 발생시킨다 (스텝 S108).In addition, the
측정 장치 (100) 는, 트리거 스위치 등에 의한 측정 결과의 출력이 지시되면 (스텝 S110 에 있어서 예), 금회의 연산 주기에 있어서 산출한 샘플 (4) 의 막 두께를 측정 결과로서 결정한다 (스텝 S112). 측정 결과의 출력이 지시되지 않으면 (스텝 S110 에 있어서 아니오), 스텝 S112 의 처리는 스킵된다.When the output of the measurement result by the trigger switch or the like is instructed (YES in step S110), the measuring
측정 장치 (100) 는, 측정 종료가 지시되면 (스텝 S114 에 있어서 예), 막 두께 측정의 처리를 종료하고, 그렇지 않으면 (스텝 S114 에 있어서 아니오), 스텝 S104 이하의 처리를 반복한다.The measuring
또한, 스텝 S106 및 S108 의 처리를 생략해도 된다. 이 경우에는, 스텝 S110 에 있어서, 측정 결과적으로 출력하기 위한 조건이 만족되어 있는지의 여부가 판단된다.In addition, the processing of steps S106 and S108 may be omitted. In this case, in step S110, it is determined whether or not the conditions for outputting the measurement result are satisfied.
<G. 변형예><G. Modified example>
상기 서술한 측정 장치 (100) 는, 소형의 퍼스널 컴퓨터를 사용하여 실장해도 된다. 이 경우, 측정 장치 (100) 에 포함되는 많은 구성 요소는, 퍼스널 컴퓨터에 포함되게 된다. 혹은, 상기 서술한 측정 장치 (100) 를 스마트폰이나 태블릿 등을 사용하여 실장해도 된다.The above-described
광학 측정 시스템 (1) 의 측정 장치 (100) 가 필요한 처리를 실행하는 구성예에 대해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 복수의 처리 장치로 처리를 분담해도 되고, 일부의 처리를 프로브 (200) 가 담당하도록 해도 된다. 또한, 도시하지 않는 네트워크상의 컴퓨팅 리소스 (이른바 클라우드) 가 필요한 처리의 전부 또는 일부를 담당하도록 해도 된다.Although the configuration example in which the
많은 컴퓨팅 리소스를 이용할 수 있는 경우에는, 과거에 취득된 측정 결과, 및/또는, 다른 광학 측정 시스템 (1) 에 의해 취득된 측정 결과를 이용하여 기계 학습을 실시하고, 기계 학습에 의해 얻어진 학습 완료 모델을 사용하여, 막 두께 측정에 관련된 최적의 조건을 사용자에게 통지하도록 해도 된다.When many computing resources are available, machine learning is performed using measurement results obtained in the past and/or measurement results obtained by another
본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템 (1) 의 실장 방법은, 어떠한 형태여도 되고, 각 시대에 있어서 이용 가능한 기술을 사용하여 적절히 실장하면 된다.The mounting method of the
또한, 상기 서술한 프로브 (200) 에 한정되지 않고, 어떠한 형상의 프로브 (200) 를 채용해도 된다. 예를 들어, 프로브 (200) 는, 샘플 (4) 에 따라 상이한 종류로 변경 가능하게 구성되어도 된다.Moreover, it is not limited to the
복수 종류의 프로브 (200) 의 일례로는, (1) 청진기형 프로브, (2) 펜형 프로브, (3) V 홈형 프로브, (4) L 자형 프로브, (5) 미니 스폿 프로브, (6) 비접촉 프로브, (7) 선단 가동식 프로브, (8) 액체 중 프로브, (9) 유막용 프로브, (10) 복수 각도 프로브 등을 들 수 있다.As an example of the plurality of types of
또, 측정 장치 (100) 와 프로브 (200) 가 별체로 되어 있는 구성예를 나타냈지만, 측정 장치 (100) 와 프로브 (200) 를 연결할 수 있도록 해도 되고, 측정 장치 (100) 와 프로브 (200) 를 일체화해도 된다. 또한, 측정 장치 (100) 와 프로브 (200) 가 광학적으로 접속된 구성예를 나타냈지만, 측정 장치 (100) 와 프로브 (200) 를 무선화해도 된다.Further, although a configuration example in which the
<H. 정리><H. summary>
본 실시형태에 따르는 광학 측정 시스템에 있어서는, 굴곡 가능한 플렉시블부를 포함하는 프로브를 사용함으로써, 표면이 곡면인 샘플에 대해서도, 광학적인 측정값을 용이하게 취득할 수 있다. 사용자는, 본 실시형태에 따르는 프로브를 파지하여, 프로브를 샘플의 임의의 측정 위치에 갖다 댐으로써, 당해 측정 위치의 광학적인 측정값이 측정된다. 이 때, 프로브는, 굴곡 가능한 플렉시블부를 포함하고 있으므로, 샘플에 갖다 대어지는 접촉부가 유연하게 가동한다. 이로써, 표면이 곡면인 샘플에 대해서도, 광원으로부터의 광을 샘플에 수직으로 입사시킬 수 있어, 보다 정확한 샘플의 광학 측정을 실현할 수 있다.In the optical measurement system according to the present embodiment, by using a probe including a bendable flexible portion, an optical measurement value can be easily obtained even for a sample having a curved surface. A user holds the probe according to the present embodiment and brings the probe to an arbitrary measurement position on the sample, thereby measuring an optical measurement value at the measurement position. At this time, since the probe includes a bendable flexible portion, the contact portion applied to the sample moves flexibly. Thereby, even for a sample with a curved surface, the light from the light source can be perpendicularly incident to the sample, and more accurate optical measurement of the sample can be realized.
금회 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아닌 것으로 생각되어야 하는 것이다. 본 발명의 범위는, 상기한 설명이 아니라, 청구의 범위에 의해 나타내고, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.Embodiment disclosed this time should be considered as an illustration and not restrictive at all points. The scope of the present invention is shown by the claims rather than the above description, and it is intended that all changes within the scope and meaning equivalent to the scope of the claims are included.
1 : 광학 측정 시스템
4 : 샘플
6 : 기부
8 : 층
10, 20 : 광 파이버
12, 14 : 분기 파이버
16 : 분기부
22 : 측정광
24 : 관측광
28 : 커플러
30 : 레퍼런스 캡
40 : 공기층
41 : 코팅층
42 : 기판층
100 : 측정 장치
102 : 광원
104 : 분광 측정부
106 : 출력부
108 : 조작부
110 : 연산 처리부
112 : 프로세서
114 : 주메모리
116 : 내부 인터페이스
117 : 범용 인터페이스
118 : 네트워크 인터페이스
120 : 스토리지
122 : 오퍼레이팅 시스템
124 : 측정 프로그램
126 : 검출 결과
128 : 측정 결과
130 : 전원부
132 : 배터리
150 : 버퍼
152 : 파수 변환부
154 : 푸리에 변환부
156 : 피크 탐색부
158 : 막 두께 결정부
160 : 측정 신뢰도 산출부
162 : 출력 처리부
200, 200A, 200B, 200C, 200D, 200E : 프로브
202 : 투수광부
204 : 도광로
206, 208 : 단말 기구
224 : 본체부
226 : 플렉시블부
228 : 접촉부
230 : 고무 패킹
232 : 스프링
234, 236 : 플레이트
235 : 제 1 회전축
237 : 제 2 회전축
238 : 링크 부재
240 : 벨로스
242 : 볼 조인트
1060 : 디스플레이
1062 : 측정값
1064 : 스테이터스 바
1066 : 수치
1068 : 인디케이터1: optical measuring system
4: sample
6: donation
8: layer
10, 20: optical fiber
12, 14: branch fiber
16: branch
22: measurement light
24 : observation light
28 : Coupler
30: reference cap
40: air layer
41: coating layer
42: substrate layer
100: measuring device
102: light source
104: spectroscopic measurement unit
106: output unit
108: control panel
110: calculation processing unit
112: processor
114: main memory
116: internal interface
117: universal interface
118: network interface
120: storage
122: operating system
124: measurement program
126: detection result
128: measurement result
130: power supply
132: battery
150: buffer
152: wave number conversion unit
154: Fourier transform unit
156: peak search unit
158 film thickness determining unit
160: measurement reliability calculation unit
162: output processing unit
200, 200A, 200B, 200C, 200D, 200E: Probe
202: transmission/receiving unit
204: light guide
206, 208: terminal mechanism
224: main body
226: flexible part
228: contact
230: rubber packing
232: spring
234, 236: plate
235: first rotation axis
237: second rotation axis
238: no link
240: Velos
242: ball joint
1060: display
1062: measured value
1064: Status bar
1066: shame
1068: indicator
Claims (9)
측정광을 발생시키는 광원과,
상기 측정광을 상기 샘플에 조사하여 발생하는 광을 관측광으로서 수광하는 수광부와,
상기 광원 및 상기 수광부와 광학적으로 접속되고, 임의의 위치에 배치 가능한 프로브와,
상기 수광부에 의한 검출 결과에 기초하여 상기 샘플의 분광 반사율을 측정하고, 측정한 분광 반사율에 기초하는 측정 결과를 산출하는 연산 처리부를 구비하고,
상기 프로브는, 사용자가 파지하는 본체부와, 상기 측정광이 상기 샘플에 대해 수직으로 입사할 수 있도록 굴곡 가능한 플렉시블부를 포함하는, 광학 측정 시스템.An optical measurement system for measuring the spectral reflectance of a sample,
a light source for generating measurement light;
A light receiving unit configured to receive light generated by irradiating the sample with the measurement light as observation light;
a probe optically connected to the light source and the light receiving unit and capable of being disposed at an arbitrary position;
An arithmetic processing unit for measuring spectral reflectance of the sample based on a detection result by the light receiving unit and calculating a measurement result based on the measured spectral reflectance;
The probe includes a body portion held by a user and a flexible portion that is bendable so that the measurement light can be perpendicularly incident to the sample.
상기 프로브는, 상기 플렉시블부의 선단에 형성된 샘플과 접촉하는 접촉부를 추가로 포함하는, 광학 측정 시스템.According to claim 1,
The probe further comprises a contact portion formed at a tip of the flexible portion and contacting the sample, the optical measuring system.
상기 프로브의 내부에 굴곡 가능한 도광로가 배치되어 있는, 광학 측정 시스템.According to claim 1 or 2,
An optical measurement system, wherein a bendable light guide path is disposed inside the probe.
상기 플렉시블부는, 가요성을 갖는 재질로 구성되어 있는, 광학 측정 시스템.According to any one of claims 1 to 3,
The optical measuring system, wherein the flexible part is made of a material having flexibility.
상기 플렉시블부는, 상기 본체부와 연결된 스프링을 포함하는, 광학 측정 시스템.According to any one of claims 1 to 3,
The flexible part includes a spring connected to the body part, the optical measuring system.
상기 플렉시블부는, 서로 직교하는 2 개의 축을 중심으로 각각 회전 가능한 축 기구를 포함하는, 광학 측정 시스템.According to any one of claims 1 to 3,
The flexible part includes an axis mechanism rotatable about two axes orthogonal to each other, respectively.
상기 플렉시블부는, 상기 본체부와 연결된 벨로스를 포함하는, 광학 측정 시스템.According to any one of claims 1 to 3,
The flexible part includes a bellows connected to the body part, the optical measuring system.
상기 플렉시블부는, 상기 본체부와 회전 가능하게 접속된 볼 조인트를 포함하는, 광학 측정 시스템.According to any one of claims 1 to 3,
The flexible part includes a ball joint rotatably connected to the main body part.
상기 광학 측정 시스템은,
측정광을 발생시키는 광원과,
상기 측정광을 상기 샘플에 조사하여 발생하는 광을 관측광으로서 수광하는 수광부와,
상기 수광부에 의한 검출 결과에 기초하여 상기 샘플의 분광 반사율을 측정하고, 측정한 분광 반사율에 기초하는 측정 결과를 산출하는 연산 처리부를 구비하고,
상기 프로브는, 사용자가 파지하는 본체부와, 상기 측정광이 상기 샘플에 대해 수직으로 입사할 수 있도록 굴곡 가능한 플렉시블부를 구비하고,
상기 프로브는, 상기 광원 및 상기 수광부와 광학적으로 접속되고, 임의의 위치에 배치 가능하게 구성되어 있는, 프로브.A probe constituting an optical measurement system for measuring the spectral reflectance of a sample,
The optical measurement system,
a light source for generating measurement light;
A light receiving unit configured to receive light generated by irradiating the sample with the measurement light as observation light;
An arithmetic processing unit for measuring spectral reflectance of the sample based on a detection result by the light receiving unit and calculating a measurement result based on the measured spectral reflectance;
The probe includes a body portion held by a user and a flexible portion that is bendable so that the measurement light can be perpendicularly incident to the sample,
The probe is optically connected to the light source and the light receiving unit, and is configured to be dispositionable at an arbitrary position.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JPPCT/JP2020/033072 | 2020-09-01 | ||
PCT/JP2020/033072 WO2022049625A1 (en) | 2020-09-01 | 2020-09-01 | Optical measurement system, optical measurement method, and measurement program |
PCT/JP2021/031779 WO2022050231A1 (en) | 2020-09-01 | 2021-08-30 | Optical measurement system and probe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20230058376A true KR20230058376A (en) | 2023-05-03 |
Family
ID=80491742
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020237005093A KR20230056667A (en) | 2020-09-01 | 2020-09-01 | Optical measuring system, optical measuring method and measuring program |
KR1020237005094A KR20230058376A (en) | 2020-09-01 | 2021-08-30 | Optical measuring systems and probes |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020237005093A KR20230056667A (en) | 2020-09-01 | 2020-09-01 | Optical measuring system, optical measuring method and measuring program |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (3) | JP7055523B1 (en) |
KR (2) | KR20230056667A (en) |
CN (2) | CN116075685A (en) |
TW (2) | TW202215030A (en) |
WO (2) | WO2022049625A1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06317401A (en) | 1992-10-05 | 1994-11-15 | De Felsko Corp | Combination-painting thickness gauge for non-ferrous painting on iron substrate and nonconducting painting on conducting substrate |
JPH07167639A (en) | 1993-09-28 | 1995-07-04 | Defelsko Corp | Thickness gauge and rouphness gauge using ultrasonic wave |
JPH07332916A (en) | 1994-06-13 | 1995-12-22 | Ket Kagaku Kenkyusho:Kk | Film thickness meter |
JP2007198771A (en) | 2006-01-24 | 2007-08-09 | Ricoh Co Ltd | Method and apparatus for measuring film thickness |
KR20100013429A (en) | 2008-07-31 | 2010-02-10 | 계문교 | Mold apparatus for forming concrete girder of bridge |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5742389A (en) * | 1994-03-18 | 1998-04-21 | Lucid Technologies Inc. | Spectrophotometer and electro-optic module especially suitable for use therein |
JP2004340589A (en) * | 2003-05-13 | 2004-12-02 | Fukui Masaya | Fluorescence detecting method and fluorescence detector |
JP2006162513A (en) * | 2004-12-09 | 2006-06-22 | Ricoh Co Ltd | Method and instrument for measuring film thickness |
JP5490462B2 (en) * | 2009-08-17 | 2014-05-14 | 横河電機株式会社 | Film thickness measuring device |
JP2016099221A (en) * | 2014-11-21 | 2016-05-30 | 株式会社小野測器 | Probe device, laser measurement device, and laser measurement system |
US10228390B2 (en) * | 2015-08-11 | 2019-03-12 | Tektronix, Inc. | Cable assembly with spine for instrument probe |
US10247540B1 (en) * | 2017-09-12 | 2019-04-02 | GM Global Technology Operations LLC | Determining the thickness of a submicron carbon coating on a carbon-coated metal base plate using Raman spectroscopy |
-
2020
- 2020-09-01 CN CN202080103671.4A patent/CN116075685A/en active Pending
- 2020-09-01 WO PCT/JP2020/033072 patent/WO2022049625A1/en active Application Filing
- 2020-09-01 KR KR1020237005093A patent/KR20230056667A/en unknown
- 2020-09-01 JP JP2021506348A patent/JP7055523B1/en active Active
-
2021
- 2021-08-30 WO PCT/JP2021/031779 patent/WO2022050231A1/en active Application Filing
- 2021-08-30 KR KR1020237005094A patent/KR20230058376A/en unknown
- 2021-08-30 CN CN202180053824.3A patent/CN116097070A/en active Pending
- 2021-08-30 JP JP2022546314A patent/JPWO2022050231A1/ja active Pending
- 2021-08-31 TW TW110132251A patent/TW202215030A/en unknown
- 2021-08-31 TW TW110132250A patent/TW202214999A/en unknown
-
2022
- 2022-03-30 JP JP2022055889A patent/JP2022088559A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06317401A (en) | 1992-10-05 | 1994-11-15 | De Felsko Corp | Combination-painting thickness gauge for non-ferrous painting on iron substrate and nonconducting painting on conducting substrate |
JPH07167639A (en) | 1993-09-28 | 1995-07-04 | Defelsko Corp | Thickness gauge and rouphness gauge using ultrasonic wave |
JPH07332916A (en) | 1994-06-13 | 1995-12-22 | Ket Kagaku Kenkyusho:Kk | Film thickness meter |
JP2007198771A (en) | 2006-01-24 | 2007-08-09 | Ricoh Co Ltd | Method and apparatus for measuring film thickness |
KR20100013429A (en) | 2008-07-31 | 2010-02-10 | 계문교 | Mold apparatus for forming concrete girder of bridge |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW202214999A (en) | 2022-04-16 |
JPWO2022050231A1 (en) | 2022-03-10 |
WO2022050231A1 (en) | 2022-03-10 |
KR20230056667A (en) | 2023-04-27 |
JPWO2022049625A1 (en) | 2022-03-10 |
WO2022049625A1 (en) | 2022-03-10 |
TW202215030A (en) | 2022-04-16 |
JP2022088559A (en) | 2022-06-14 |
JP7055523B1 (en) | 2022-04-18 |
CN116097070A (en) | 2023-05-09 |
CN116075685A (en) | 2023-05-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3436769B1 (en) | Method for non-contact angle measurement | |
KR20130018553A (en) | Film thickness measurement apparatus | |
CN111856073B (en) | Particle sensor based on beam-splitting self-mixing interferometry sensor | |
JP5309359B2 (en) | Film thickness measuring apparatus and film thickness measuring method | |
CN109990975A (en) | Detection system, debugging system and sensor based on optical microcavity mechanical mode | |
CN111929310A (en) | Surface defect detection method, device, equipment and storage medium | |
JP2018084434A (en) | Measurement device and measurement method | |
CN101413887A (en) | Instrument for measuring refractive index fluctuation of optical fiber atmospheric turbulence | |
JP2010002328A (en) | Film thickness measuring instrument | |
CN115077405B (en) | Pipeline detection system and method | |
CN105043242B (en) | A kind of contrast anti-interference ladder planar reflector laser interference instrument and scaling method and measuring method | |
CN102878935A (en) | Device and method for measuring optical off-plane displacement field based on shearing speckle interference | |
KR20230058376A (en) | Optical measuring systems and probes | |
Dib et al. | A broadband amplitude-modulated fibre optic vibrometer with nanometric accuracy | |
Hussain et al. | Design of a 3D printed compact interferometric system and required phone application for small angular measurements | |
EP2998725A1 (en) | Spectroscopic system and method | |
CN105004263B (en) | A kind of contrast anti-interference fine motion planar reflector laser interference instrument and scaling method and measuring method | |
CN115218781A (en) | Object surface 3D measuring method, device, equipment and computer readable storage medium | |
Peng et al. | RETRACTED ARTICLE: Intelligent electrical equipment fiber Bragg grating temperature measurement system | |
CN108286937B (en) | Contact type scanning probe, coordinate measuring device, system and method | |
CN105043241B (en) | A kind of contrast anti-interference corner reflector laser interferometer and scaling method and measuring method | |
TWI403687B (en) | Displacement measuring device and its measuring method | |
CN105180801B (en) | A kind of contrast anti-interference stepped corner reflector laser interferometer and scaling method and measuring method | |
CN210221371U (en) | Micro-pressure measuring device based on Michelson interference principle | |
CN105043245B (en) | A kind of contrast anti-interference planar reflector laser interference instrument and scaling method and measuring method |