KR20230099700A - 단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 단일 광원을 다중 광원처럼 사용하여 샘플의 표면 형상 정보의 깊이 측정 범위를 확장시킬 수 있도록 하는 단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치는, 하나의 광원으로부터 빔 스플리터와 회절 격자를 이용하여 서로 다른 파장을 갖는 다중 광을 생성하여 출력하는 다중 광 출력부; 상기 다중 광 출력부로부터 입사되는 제1파장의 제1광을 제1분할광과 제2분할광으로 분할하는 제1빔 스플리터; 상기 다중 광 출력부로부터 입사되는 제2파장의 제2광을 제3분할광과 제4분할광으로 분할하는 제2빔 스플리터; 상기 제2분할광과 상기 제4분할광을 입사받아 이를 샘플로 입사시켜 제1샘플광 및 제2샘플광을 형성시키는 샘플광 형성부; 상기 제1샘플광 및 상기 제2샘플광을 수광하고, 상기 제1분할광이 기준 미러로부터 반사되어 형성된 제1기준광과 상기 제3분할광이 기준 미러로부터 반사되어 형성된 제2기준광을 수광하여 간섭 신호를 생성하는 촬상부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치는, 하나의 광원으로부터 빔 스플리터와 회절 격자를 이용하여 서로 다른 파장을 갖는 다중 광을 생성하여 출력하는 다중 광 출력부; 상기 다중 광 출력부로부터 입사되는 제1파장의 제1광을 제1분할광과 제2분할광으로 분할하는 제1빔 스플리터; 상기 다중 광 출력부로부터 입사되는 제2파장의 제2광을 제3분할광과 제4분할광으로 분할하는 제2빔 스플리터; 상기 제2분할광과 상기 제4분할광을 입사받아 이를 샘플로 입사시켜 제1샘플광 및 제2샘플광을 형성시키는 샘플광 형성부; 상기 제1샘플광 및 상기 제2샘플광을 수광하고, 상기 제1분할광이 기준 미러로부터 반사되어 형성된 제1기준광과 상기 제3분할광이 기준 미러로부터 반사되어 형성된 제2기준광을 수광하여 간섭 신호를 생성하는 촬상부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단일 광원을 다중 광원처럼 사용하여 웨이퍼 표면의 미세 형상 정보를 획득할 수 있도록 하는 단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치에 관한 것이다.
반도체 소형화에 대한 요구가 증가함에 따라 인접하는 전극과의 간격이나 선폭을 최대한으로 줄여 집적도를 올리고 있다.
그러나, 이것도 한계에 도달하여 이제는 수직 방향으로 적층하여 집적도를 올리고 있다.
이에 따라, 수평으로 패키징하던 반도체를 수직으로 쌓고 축간 위 아래에 관통홀(Through Silicon Via:TSV)을 뚫어 직접 연결하는 방식으로 회로 설계를 한다.
관통홀 기술은 여러 개의 반도체 칩에 형성된 회로 패턴들을 전기적으로 연결시키기 위하여, 실리콘 웨이퍼 기판을 수직으로 관통하는 미세홀을 형성한 후, 홀 내부에 전도성 물질을 충진시켜 칩 내부에 전기적 연결 통로를 확보하는 3차원 기술이다.
이와 같이, 실리콘 웨이퍼 기판에 형성되는 관통홀은 정해진 규격에 맞도록 형성되어야 하며, 규격에 맞지 않는 경우에는 반도체 패키지의 오동작을 유발할 수 있다.
따라서, 실리콘 웨이퍼 기판을 수직으로 관통하는 관통홀이 정해진 깊이 및 형상에 맞게 형성되었는지 검사할 필요가 있다.
이를 위해서는 대량 생산을 위한 정밀하고 고속으로 시료의 파괴없이 측정할 수 있는 기술이 필수적이다.
이의 대안으로, 디지털 홀로그래픽 현미경(Digital Holographic Microscopy; 이하, DHM이라 한다.) 기술을 제안하였다.
DHM은 빛의 위상을 기록 및 복원할 수 있는 홀로그래피(Holography) 기술을 이용하여 3차원 계측이 가능하다.
즉, 레이저 광을 이용한 광학 간섭계를 기반으로 3차원 물체의 위상을 검출한 후, 검출된 위상으로부터 3차원 형상 정보를 복원하는 과정을 통해 3차원 계측이 가능하다.
DHM 기술을 이용하여 웨이퍼 기판 표면의 형상 정보를 획득하는 경우, 광원의 파장과 광학계 구성에 의해 웨이퍼 기판 표면의 미세 형상 정보의 깊이 측정 범위가 결정된다.
종래에는 DHM이 단일 광원을 이용하여 웨이퍼 기판 표면의 형상 정보를 2차원으로 획득한다.
구체적으로, 단일의 광원부에서 입사되는 하나의 광을 빔 스플리터를 이용해 기준광과 샘플광으로 분할하고, 기준광과 샘플광의 광 길이를 물체 표면에 정확하게 결맞음시킨 후, 연속적으로 데이터를 획득한다.
결맞음이 생성되는 위치는 광원이 지니고 있는 가간섭 길이 내에서 존재하는데, 물체 표면에 획득 정보 스타트 값을 설정하고 위치를 바꿔가며 여러번 측정한다.
최종적으로는 획득한 모든 깊이 데이터를 축적하여 물체의 3차원 정보를 복원한다.
그러나, 광원이 지닌 가간섭 길이가 한정되어 있기 때문에 그 이상의 깊이 정보 획득은 불가능하다.
단일 광원을 사용하여 샘플(웨이퍼)의 깊이 측정 범위(lateral resolutin)를 확장하고자 하는 경우, 가간섭 길이 내에서 데이터를 연속적으로 이동하며 획득하여야 하는데, 이는 데이터 획득과 복원에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 종래에는 파장 차(
)가 크게 나지 않는 두 개의 광원을 이용하여 서로 다른 광학계를 셋업하고, 물체 정보를 획득하는 카메라는 하나를 사용하는 방법을 이용하였다.
그러나, 사용화된 광원들 중 파장 차(
)가 좁은 광원은 제한적이어서 물체의 깊이 정보 획득에 관한 제약이 발생한다.
또한, 이 방법은 파장이 다른 두 개의 광원을 이용하여 마이컬슨이라는 간섭계를 각각 설계해야 하고, 서로 다른 광학 라인을 하나의 광학 라인과 같은 효과로 셋업해야 하기 때문에 미세 컨트롤에 있어 어려움이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 두 개의 광원을 사용한 광학계는 자체적으로 그 크기가 크기 때문에 소형화가 어렵고, 셋업 시 간섭 무늬의 획득이라는 점에 있어 어려움이 발생하는 문제점이 있다.
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 단일 광원을 다중 광원처럼 사용하여 샘플의 표면 형상 정보의 깊이 측정 범위를 확장시킬 수 있도록 하는 단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치는, 하나의 광원으로부터 빔 스플리터와 회절 격자를 이용하여 서로 다른 파장을 갖는 다중 광을 생성하여 출력하는 다중 광 출력부; 상기 다중 광 출력부로부터 입사되는 제1파장의 제1광을 제1분할광과 제2분할광으로 분할하는 제1빔 스플리터; 상기 다중 광 출력부로부터 입사되는 제2파장의 제2광을 제3분할광과 제4분할광으로 분할하는 제2빔 스플리터; 상기 제2분할광과 상기 제4분할광을 입사받아 이를 샘플로 입사시켜 제1샘플광 및 제2샘플광을 형성시키는 샘플광 형성부; 상기 제1샘플광 및 상기 제2샘플광을 수광하고, 상기 제1분할광이 기준 미러로부터 반사되어 형성된 제1기준광과 상기 제3분할광이 기준 미러로부터 반사되어 형성된 제2기준광을 수광하여 간섭 신호를 생성하는 촬상부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치에서, 상기 다중 광 출력부는, 제1파장의 제1광을 생성하여 출력하는 광원부; 상기 광원부로부터 입사되는 상기 제1광의 일부를 제1광 경로로 반사시키고, 나머지 일부를 제2광 경로로 투과시키는 빔 스플리터; 상기 빔 스플리터로부터 입사되는 상기 제1광의 파장을 변형시켜 제1광과 서로 다른 파장인 제2파장을 갖는 제2광을 출력하는 제2광 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치에서, 상기 제2광 출력부는, 상기 빔 스플리터로부터 입사되는 상기 제1광을 회절시키는 회절 격자부; 상기 회절 격자부에서 회절되어 입사되는 광을 반사하는 반사부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치에서, 상기 다중 광 출력부는, 다중 광 출력부 내부의 온도를 제어하는 TEC(Thermal Electric Cooler)부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치에서, 상기 샘플광 형성부는, 상기 제2분할광과 상기 제4분할광을 결합시키는 제3빔 스플리터; 상기 제3빔 스플리터에서 결합된 제2분할광 및 제4분할광을 샘플로 입사시키고, 상기 제2분할광 및 상기 제4분할광이 상기 샘플로부터 반사되어 형성된 제1샘플광 및 제2샘플광을 상기 촬상부 측으로 입사시키는 제4빔 스플리터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치에서, 상기 샘플광 형성부는, 상기 제3빔 스플리터와 상기 제4빔 스플리터 사이에 배치되며, 상기 제3빔 스플리터를 거쳐 결합된 상기 제2분할광과 상기 제4분할광의 노이즈를 제거하는 노이즈 제거부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치에서, 상기 샘플광 형성부는, 상기 제4빔 스플리터와 샘플 사이에 배치되며, 상기 제4빔 스플리터로부터 입사되는 상기 제2분할광과 상기 제4분할광을 평행광 형태로 변환하여 상기 샘플로 입사시키고, 상기 샘플로부터 반사되어 형성된 제1샘플광과 제2샘플광을 집속시켜 상기 제4빔 스플리터로 입사시키는 대물 렌즈부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치는, 하나의 광원으로부터 빔 스플리터와 회절 격자를 이용하여 서로 다른 파장을 갖는 다중 광을 생성하여 출력하는 다중 광 출력부; 상기 다중 광 출력부로부터 입사되는 제1파장의 제1광을 제1분할광과 제2분할광으로 분할하는 제1빔 스플리터; 상기 제1분할광의 광 길이를 조절하되, 상기 제1분할광을 기준 미러로 입사시켜 제1기준광을 형성시키는 제1광 길이 조절부; 상기 다중 광 출력부로부터 입사되는 제2파장의 제2광을 제3분할광과 제4분할광으로 분할하는 제2빔 스플리터; 상기 제3분할광의 광 길이를 조절하되, 상기 제3분할광을 기준 미러로 입사시켜 제2기준광을 형성시키는 제2광 길이 조절부; 상기 제2분할광과 상기 제4분할광을 입사받아 이를 샘플로 입사시켜 제1샘플광 및 제2샘플광을 형성시키는 샘플광 형성부; 상기 제1샘플광 및 상기 제2샘플광을 수광하고, 상기 제1기준광 및 상기 제2기준광을 수광하여 간섭 신호를 생성하는 촬상부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치에서, 상기 제1광 길이 조절부와 상기 제2광 길이 조절부는 각각, 입사되는 광의 일부를 반사시키는 제1하프 미러; 상기 제1하프 미러로부터 입사되는 광을 반사하는 제1기준 미러; 상기 제1기준 미러로부터 입사되는 광을 반사하는 제2기준 미러; 상기 제2기준 미러로부터 입사되는 광의 일부를 반사시키는 제2하프 미러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치에서, 상기 제1광 길이 조절부로부터 입사되는 제1기준광의 노이즈를 제거하는 제1노이즈 제거부; 상기 제2광 길이 조절부로부터 입사되는 제2기준광의 노이즈를 제거하는 제2노이즈 제거부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치는, 제1파장의 제1광을 생성하여 출력하는 광원부; 상기 광원부로부터 입사되는 상기 제1광의 일부를 제1광 경로로 반사시키고, 나머지 일부를 제2광 경로로 투과시키는 제1빔 스플리터; 상기 제1빔 스플리터로부터 입사되는 상기 제1광을 제1분할광과 제2분할광으로 분할하는 제2빔 스플리터; 상기 제1분할광의 광 길이를 조절하되, 상기 제1분할광을 기준 미러로 입사시켜 제1기준광을 형성시키는 제1광 길이 조절부; 회절 격자를 이용하여 상기 제1빔 스플리터로부터 입사되는 상기 제1광의 파장을 변형시켜 제2파장의 제2광을 출력하는 제2광 출력부; 상기 제2광 출력부로부터 입사되는 상기 제2광을 제3분할광과 제4분할광으로 분할하는 제3빔 스플리터; 상기 제3분할광의 광 길이를 조절하되, 상기 제3분할광을 기준 미러로 입사시켜 제2기준광을 형성시키는 제2광 길이 조절부; 상기 제2분할광과 상기 제4분할광을 입사받아 결합시키는 제4빔 스플리터; 상기 제4빔 스플리터에서 결합된 제2분할광 및 제4분할광을 샘플로 입사시키고, 상기 샘플로부터 반사되어 형성된 제1샘플광 및 제2샘플광을 촬상부 측으로 입사시키는 제5빔 스플리터; 상기 제5빔 스플리터로부터 입사되는 상기 제2분할광과 상기 제4분할광을 평행광 형태로 변환하여 상기 샘플로 입사시키고, 상기 샘플로부터 반사되어 형성된 제1샘플광과 제2샘플광을 집속시켜 상기 제5빔 스플리터로 입사시키는 대물 렌즈부; 상기 제1샘플광 및 상기 제2샘플광을 수광하고, 상기 제1기준광 및 상기 제2기준광을 수광하여 간섭 신호를 생성하는 촬상부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치에서, 상기 제4빔 스플리터와 상기 제5빔 스플리터 사이에 배치되어 상기 제2분할광과 상기 제4분할광의 노이즈를 제거하되, 상기 제3빔 스플리터로부터 입사되는 제2분할광과 상기 제4분할광을 집속시키는 대물 렌즈; 상기 대물 렌즈로부터 입사되는 상기 제2분할광과 상기 제4분할광의 노이즈를 제거하는 공간 필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치에서, 상기 제1광 길이 조절부로부터 입사되는 제1기준광의 노이즈를 제거하는 제1노이즈 제거부; 상기 제2광 길이 조절부로부터 입사되는 제2기준광의 노이즈를 제거하는 제2노이즈 제거부; 상기 제5빔 스플리터로부터 입사되는 제1샘플광과 제2샘플광을 평행광 형태로 변환하여 출력하는 튜브 렌즈; 상기 튜브 렌즈로부터 입사되는 제1샘플광 및 제2샘플광과, 상기 제2노이즈 제거부로부터 입사되는 제2기준광을 상기 촬상부가 위치한 방향으로 출력하는 제6빔 스플리터; 상기 제6빔 스플리터로부터 입사되는 제1샘플광, 제2샘플광, 제2기준광, 상기 제1노이즈 제거부로부터 입사되는 제1기준광을 상기 찰상부로 입사시키는 제7빔 스플리터;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
기타 실시 예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시 예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.
본 발명에 의하면, 회절 격자와 반사 미러로 구현된 공진기를 이용하여 입사광의 파장을 변형시킴으로써, 단일 광원을 다중 광원처럼 사용할 수 있게 됨에 따라, 유효 파장을 늘려 샘플의 표면 형상 정보의 깊이 측정 범위를 확장할 수 있게 된다.
또한, 깊이 측정 범위를 확장할 수 있게 됨에 따라, 샘플의 양/불 판정 확인에 정확성을 높일 수 있게 된다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치의 구성을 개략적으로 보인 도면.
도 3은 본 발명에 따른 단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치에 구비되는 다중 광 출력부의 구성을 개략적으로 보인 도면.
도 3은 본 발명에 따른 단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치에 구비되는 다중 광 출력부의 구성을 개략적으로 보인 도면.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"라고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결하기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.
반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.
마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.
또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.
본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대해 상세한 설명은 생략될 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치의 구성을 개략적으로 보인 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 본 발명에 따른 단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치는, 다중 광 출력부(100), 제2빔 스플리터(210), 제2반사부(220), 제1광 길이 조절부(230), 제3반사부(240), 제1노이즈 제거부(250), 제4반사부(260), 제3빔 스플리터(310), 제5반사부(320), 제2광 길이 조절부(330), 제6반사부(340), 제2노이즈 제거부(350), 샘플광 형성부(400), 튜브 렌즈(510), 제6빔 스플리터(520), 제7빔 스플리터(530), 촬상부(540) 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 다중 광 출력부(100)는 하나의 광원으로부터 서로 다른 파장을 갖는 다중 광을 생성하여 출력할 수 있다.
다중 광 출력부(100)는 도 3에 도시하는 바와 같이, 광원부(110), 제1빔 스플리터(120), 제2광 출력부(130), TEC(Thermal Electric Cooler)부(140) 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
광원부(110)는 제1파장(
)을 갖는 제1광을 생성하여 출력한다.
제1빔 스플리터(120)는 광원부(110)로부터 입사되는 제1광을 두 방향으로 분할하여 출력한다.
구체적으로, 광원부(110)로부터 입사되는 제1광의 일부를 제1광 경로(①)로 반사시키고, 나머지 일부를 입사되는 광이 직진하는 제2광 경로(②)로 투과시킨다.
제2광 출력부(130)는 제2광 경로(②)를 통해 제1빔 스플리터(120)로부터 입사되는 제1광의 파장을 변형시켜 제2파장을 갖는 제2광을 출력할 수 있다.
제2광 출력부(130)는 회절 격자부(131), 제1반사부(133)를 포함하여 이루어질 수 있다.
회절 격자부(131)는 제2광 경로(②)를 통해 제1빔 스플리터(120)로부터 입사되는 제1광을 회절시킨다.
제1빔 스플리터(120)로부터 입사되는 제1광의 회절은 회절 격자부(131)의 홈의 밀도(Groove Density)에 의해 결정될 수 있다.
여기서, 제2광 경로(②)를 통해 제1빔 스플리터(120)로부터 입사되는 제1광은 회절 격자부(131)를 거치면서 파장과 선폭이 변경될 수 있다.
이에 따라, 회절 격자부(131)에서 출력되는 광은 제1파장(
)을 갖는 제1광과 서로 다른 파장, 즉 제2파장(
)을 갖는 제2광이 된다.
전술한 바와 같이, 회절 격자부(131)는 제1빔 스플리터(120)로부터 입사되는 제1광을 회절시키는데, 회절 격자부(131)에서 회절된 광 중에서 0차(zero order) 광은 사용되지 않고, 1차(first order) 광이 사용될 수 있다.
제1반사부(133)는 회절 격자부(131)에서 회절되어 입사되는 제2광을 반사시킨다.
TEC부(140)는 다중 광 출력부(100) 내부의 온도가 일정하게 유지되도록 제어할 수 있다.
한편, 제2빔 스플리터(210)는 다중 광 출력부(100)의 제1빔 스플리터(120)로부터 입사되는 제1광을 두 방향으로 분할하여 출력한다.
구체적으로, 제1빔 스플리터(120)로부터 입사되는 제1광의 일부를 입사되는 광이 직진하는 제3광 경로(③)로 투과시키고, 나머지 일부를 제4광 경로(④)로 반사시켜, 제1광을 제1분할광과 제2분할광으로 분할한다.
제2빔 스플리터(210)에 의해 제3광 경로(③)로 진행하는 제1분할광은 추후 기준 미러로 입사되어 기준광을 형성하고, 제2빔 스플리터(210)에 의해 제4광 경로(④)로 진행하는 제2분할광은 추후 샘플로 입사되어 샘플광을 형성한다.
제2반사부(220)는 제3광 경로(③)를 통해 제2빔 스플리터(210)로부터 입사되는 제1분할광을 반사시켜 제1분할광을 제1광 길이 조절부(230)로 향하게 한다.
제1광 길이 조절부(230)는 제2반사부(220)로부터 입사되는 제1분할광의 광 길이를 조절하여 출력한다.
전술한, 제1광 길이 조절부(230)는 제1하프 미러(231), 제1기준 미러(233), 제2기준 미러(235), 제2하프 미러(237)를 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 제1하프 미러(231)는 제2반사부(220)로부터 입사되는 제1분할광의 일부를 반사시킨다.
제1기준 미러(233)는 제1하프 미러(231)로부터 입사되는 광을 완전 반사시킨다.
제2기준 미러(235)는 제1기준 미러(233)와 마주보도록 설치될 수 있으며, 제1기준 미러(233)로부터 입사되는 광을 완전 반사시킨다.
여기서, 제1하프 미러(231)로부터 입사되는 제1분할광은 제1기준 미러(233)와 제2기준 미러(235)를 거치면서 제1기준광을 형성하게 된다.
제2하프 미러(237)는 제1하프 미러(231)와 등을 지게 설치될 수 있으며, 제2기준 미러(235)로부터 입사되는 제1기준광의 일부를 반사시킨다.
사용자는 제1광 길이 조절부(230)를 구성하는 각 미러(231, 233, 235, 237)의 기울기 등을 조절하여 제1기준광의 광 길이를 조절할 수 있다.
한편, 제3반사부(240)는 제1광 길이 조절부(230)로부터 입사되는 제1기준광을 반사시켜, 제1기준광을 제1노이즈 제거부(250)로 향하게 한다.
제1노이즈 제거부(250)는 제3반사부(240)로부터 입사되는 제1기준광의 노이즈를 제거한다.
전술한, 제1노이즈 제거부(250)는 대물 렌즈(251), 평행광 렌즈(253)를 포함하여 이루어질 수 있다.
대물 렌즈(251)는 제3반사부(240)로부터 입사되는 제1기준광을 집속시킨다.
평행광 렌즈(253)는 대물 렌즈(251)로부터 입사되는 제1기준광을 평행광 형태로 변환하여 제7빔 스플리터(530)로 입사시킨다.
제4반사부(260)는 제4광 경로(④)를 통해 제2빔 스플리터(210)로부터 입사되는 제2분할광을 반사시켜, 제2분할광을 샘플광 형성부(400)로 향하게 한다.
제3빔 스플리터(310)는 다중 광 출력부(100)의 제2광 출력부(130)로부터 입사되는 제2광을 두 방향으로 분할하여 출력한다.
구체적으로, 제2광 출력부(130)로부터 입사되는 제2광의 일부를 제5광 경로(⑤)로 반사시키고, 나머지 일부를 입사되는 광이 직진하는 제6광 경로(⑥)로 투과시켜, 제2광을 제3분할광과 제4분할광으로 분할한다.
제3빔 스플리터(310)에 의해 제5광 경로(⑤)로 진행하는 제3분할광은 추후 기준 미러로 입사되어 기준광을 형성하고, 제3빔 스플리터(310)에 의해 제6광 경로(⑥)로 진행하는 제4분할광은 추후 샘플로 입사되어 샘플광을 형성한다.
제5반사부(320)는 제5광 경로(⑤)를 통해 제3빔 스플리터(310)로부터 입사되는 제3분할광을 반사시켜 제3분할광을 제2광 길이 조절부(330)로 항하게 한다.
제2광 길이 조절부(330)는 제5반사부(320)로부터 입사되는 제3분할광의 광 길이를 조절하여 출력한다.
제2광 길이 조절부(330)는 앞서 설명한 제1광 길이 조절부(230)와 동일하게 제1하프 미러(331), 제1기준 미러(333), 제2기준 미러(335), 제2하프 미러(337)를 포함하여 이루어질 수 있으며, 각각의 구성 요소에서 담당하는 동작도 제1광 길이 조절부(230)와 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
제2광 길이 조절부(330)에서 출력되는 광은 제1기준 미러(333) 및 제2기준 미러(335)를 거쳐 형성된 제2기준광이다.
제6반사부(340)는 제2광 길이 조절부(330)로부터 입사되는 제2기준광을 반사시켜, 제2기준광을 제2노이즈 제거부(350)로 향하게 한다.
제2노이즈 제거부(350)는 제6반사부(340)로부터 입사되는 제2기준광의 노이즈를 제거한다.
제2노이즈 제거부(350)는 앞서 설명한 제1노이즈 제거부(250)와 동일하게 대물 렌즈(351), 평행광 렌즈(353)를 포함하여 이루어질 수 있으며, 각각의 구성 요소에서 담당하는 동작도 제1노이즈 제거부(250)와 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
여기서, 평행광 렌즈(353)에서 출력되는 제2기준광은 제6빔 스플리터(520)로 입사된다.
샘플광 형성부(400)는 제4반사부(260)로부터 입사되는 제2분할광과 제3빔 스플리터(310)로부터 입사되는 제4분할광을 샘플(S)로 입사시켜 제1샘플광 및 제2샘플광을 형성한다.
샘플광 형성부(400)는 제4빔 스플리터(410), 제3노이즈 제거부(420), 렌즈부(430), 제5빔 스플리터(440), 대물 렌즈부(450)를 포함하여 이루어질 수 있다.
제4빔 스플리터(410)는 제4반사부(260)로부터 입사되는 제2분할광과 제3빔 스플리터(310)로부터 입사되는 제4분할광을 결합하여 출력한다.
구체적으로, 제4반사부(260)로부터 입사되는 제2분할광을 투과시켜 제2분할광을 제3노이즈 제거부(420)로 향하게 하고, 제3빔 스플리터(310)로부터 입사되는 제4분할광을 반사시켜 제4분할광을 제3노이즈 제거부(420)로 향하게 한다.
이와 같이, 제4빔 스플리터(410)는 제4반사부(260)로부터 입사되는 제2분할광과 제3빔 스플리터(310)로부터 입사되는 제4분할광을 제3노이즈 제거부(420)로 향하게 하여, 제2분할광과 제4분할광을 결합하게 된다.
제3노이즈 제거부(420)는 제4빔 스플리터(410)를 거쳐 결합된 제2분할광과 제4분할광의 노이즈를 제거한다.
제3노이즈 제거부(420)는 대물 렌즈(421), 공간 필터(423)를 포함하여 이루어질 수 있다.
대물 렌즈(421)는 제4빔 스플리터(410)로부터 입사되는 제2분할광과 제4분할광을 집속시킨다.
공간 필터(423)는 대물 렌즈(421)로부터 입사되는 제2분할광과 제4분할광의 노이즈를 제거한다.
서로 다른 파장을 갖는 제2분할광과 제4분할광은 공간 필터(423)에 의해 빛의 가우시안 분포를 따라 노이즈가 제거될 수 있다.
렌즈부(430)는 제3노이즈 제거부(420)의 공간 필터(423)로부터 입사되는 제2분할광과 제4분할광을 제5빔 스플리터(440)로 전달한다.
제5빔 스플리터(440)는 렌즈부(430)로부터 입사되는 제2분할광과 제4분할광을 샘플(S)로 입사시키기 위해 대물 렌즈부(450)가 위치한 방향으로 투과시키고, 대물 렌즈부(450)로부터 입사되는 제1샘플광 및 제2샘플광을 촬상부(540)로 입사시키기 위해 튜브 렌즈(510)가 위치한 방향으로 반사시킨다.
대물 렌즈부(450)는 제5빔 스플리터(440)로부터 입사되는 제2분할광과 제4분할광을 평행광 형태로 변환하여 샘플(S)로 입사시키고, 제2분할광과 제4분할광이 샘플(S)로부터 반사되어 형성된 제1샘플광과 제2샘플광을 집속시켜 제5빔 스플리터(440)로 다시 입사시킨다.
전술한 바와 같이, 제1샘플광과 제2샘플광은 제2분할광과 제4분할광이 샘플(S)로부터 반사되어 형성되므로, 샘플(S)의 표면 형상에 대한 정보를 가지게 된다.
튜브 렌즈(510)는 제5빔 스플리터(440)로부터 입사되는 제1샘플광과 제2샘플광을 평행광 형태로 변환하여 출력한다.
제6빔 스플리터(520)는 튜브 렌즈(510)로부터 입사되는 제1샘플광과 제2샘플광을 촬상부(540)로 입사시키기 위해 제7빔 스플리터(530)가 위치한 방향으로 투과시키고, 제2노이즈 제거부(350)로부터 입사되는 제2기준광을 촬상부(540)로 입사시키기 위해 제7빔 스플리터(530)가 위치한 방향으로 반사시킨다.
제7빔 스플리터(530)는 제6빔 스플리터(520)로부터 입사되는 제1샘플광 및 제2샘플광, 제2기준광을 촬상부(540)가 위치한 방향으로 투과시키고, 제1노이즈 제거부(250)로부터 입사되는 제1기준광을 촬상부(540)가 위치한 방향으로 반사시킨다.
촬상부(540)는 제7빔 스플리터(530)로부터 입사되는 광의 정보를 이미지로 촬상한다.
구체적으로, 촬상부(540)는 제7빔 스플리터(530)를 통해 입사되는 기준광(제1기준광 및 제2기준광)과 샘플광(제1샘플광 및 제2샘플광) 간의 간섭에 의하여 형성된 간섭 무늬(간섭광)을 촬상한다.
촬상부(540)는 영상의 촬상이 가능한 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 일 예로 CCD(Charge-Coupled Device) 카메라 형태로 구현될 수 있다.
이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치의 동작에 대해 설명한다.
우선, 다중 광 출력부(100)의 광원부(110)가 제1파장(
)을 갖는 제1광을 생성하여 출력하면, 제1빔 스플리터(120)가 이를 입사받아 제1광의 일부를 제1광 경로(①)로 반사시키고, 나머지 일부를 입사되는 광이 직진하는 제2광 경로(②)로 투과시킨다.
여기서, 제1광 경로(①)로 진행하는 제1광은 제2빔 스플리터(210)로 입사되고, 제2빔 스플리터(210)로 입사된 제1광은 제2빔 스플리터(210)에 의해 제3광 경로(③)로 진행하는 제1분할광과 제4광 경로(④)로 진행하는 제2분할광으로 분할된다.
제3광 경로(③)로 진행하는 제1분할광은 제2반사부(220)를 거쳐 제1광 길이 조절부(230)로 입사되어 광 길이가 조절된 제1기준광으로 출력된다.
여기서, 제1분할광은 제1광 길이 조절부(230)에 구비된 제1, 2기준 미러(233, 235)를 거치면서 제1기준광을 형성하게 된다.
제1광 길이 조절부(230)에서 출력된 제1기준광은 제3반사부(240)를 거쳐 제1노이즈 제거부(250)로 입사되어 노이즈가 제거된 후, 제7빔 스플리터(530)를 거쳐 촬상부(540)에 입사된다.
한편, 제4광 경로(④)로 진행하는 제2분할광은 제4반사부(260)를 거쳐 샘플광 형성부(400)로 입사되어 제1샘플광으로 출력된다.
여기서, 제2분할광은 샘플광 형성부(400)에 구비된 제4빔 스플리터(410), 제3노이즈 제거부(420), 렌즈부(430), 제5빔 스플리터(440), 대물 렌즈부(450)를 거쳐 샘플(S)로 입사되고, 샘플(S)로부터 반사되어 제1샘플광을 형성하게 된다.
샘플(S)로부터 반사되어 형성된 제1샘플광은 대물 렌즈부(450)를 통해 제5빔 스플리터(440)로 다시 입사된 후, 튜브 렌즈(510), 제6빔 스플리터(520), 제7빔 스플리터(530)를 거쳐 촬상부(540)에 입사된다.
한편, 제2광 경로(②)로 진행하는 제1광은 제2광 출력부(130)의 회절 격자부(131)로 입사되며, 회절 격자부(131)에 입사된 광은 회절 격자부(131)에 형성된 격자에 의해 회절되어 제1반사부(133)로 입사된다.
제1빔 스플리터(120)에서 투과된 제1광은 회절 격자부(131)를 거치면서 파장 및 선폭이 변형될 수 있다.
이와 같이, 회절 격자부(131)를 거치면서 제1광의 파장이 변형되면서, 제1반사부(133)로 입사되는 광은 제1파장(
)을 갖는 제1광과 서로 다른 파장, 즉 제2파장(
)을 갖는 제2광이 된다.
제1반사부(133)에서 반사되는 제2광은 제3빔 스플리터(310)로 입사되며, 제3빔 스플리터(310)로 입사된 제2광은 제3빔 스플리터(310)에 의해 제5광 경로(⑤)로 진행하는 제3분할광과 제6광 경로(⑥)로 진행하는 제4분할광으로 분할된다.
제5광 경로(⑤)로 진행하는 제3분할광은 제5반사부(320)를 거쳐 제2광 길이 조절부(330)로 입사되어 광 길이가 조절된 제2기준광으로 출력된다.
여기서, 제3분할광은 제2광 길이 조절부(330)에 구비된 제1, 2기준 미러(333, 335)로부터 반사되어 제2기준광을 형성하게 된다.
제2광 길이 조절부(330)에서 출력된 제2기준광은 제6반사부(340)를 거쳐 제2노이즈 제거부(350)로 입사되어 노이즈가 제거된 후, 제6빔 스플리터(520)와 제7빔 스플리터(530)를 거쳐 촬상부(540)에 입사된다.
한편, 제6광 경로(⑥)로 진행하는 제4분할광은 샘플광 형성부(400)로 입사되어 제2샘플광으로 출력된다.
여기서, 제4분할광은 샘플광 형성부(400)에 구비된 제4빔 스플리터(410), 제3노이즈 제거부(420), 렌즈부(430), 제5빔 스플리터(440), 대물 렌즈부(450)를 거쳐 샘플(S)로 입사되고, 샘플(S)로부터 반사되어 제2샘플광을 형성하게 된다.
샘플(S)로부터 반사되어 형성된 제2샘플광은 대물 렌즈부(450)를 통해 제5빔 스플리터(440)로 다시 입사된 후, 튜브 렌즈(510), 제6빔 스플리터(520), 제7빔 스플리터(530)를 거쳐 촬상부(540)에 입사된다.
촬상부(540)는 제7빔 스플리터(530)로부터 입사되는 제1기준광, 제2기준광, 제1샘플광, 제2샘플광으로부터 샘플의 간섭 무늬를 획득한다.
구체적으로, 제1기준광과 제1샘플광 간의 간섭에 의하여 형성된 간섭광의 이미지와 제2기준광과 제2샘플광 간의 간섭에 의하여 형성된 간섭광의 이미지를 촬상한다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 회절 격자부(131)와 제1반사부(133)로 구현된 공진기(제2광 출력부)를 이용하여 입사광(제1광)의 파장을 변형시킴으로써, 단일 광원을 다중 광원처럼 사용할 수 있게 됨에 따라, 유효 파장을 늘려 단일 광원으로도 샘플의 표면 형상 정보의 깊이 측정 범위를 확장할 수 있게 된다.
또한, 깊이 측정 범위를 확장할 수 있게 됨에 따라, 샘플의 양/불 판정 확인에 정확성을 높일 수 있게 된다.
이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시 예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시 예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.
또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.
100. 다중 광 출력부,
110. 광원부,
120. 제1빔 스플리터,
130. 제2광 출력부,
131. 회절 격자부,
133. 제1반사부,
210. 제2빔 스플리터,
220. 제2반사부,
230. 제1광 길이 조절부,
231, 331. 제1하프 미러,
233, 333. 제1기준 미러,
235, 335. 제2기준 미러,
237, 337. 제2하프 미러,
240. 제3반사부,
250. 제1노이즈 제거부,
251, 351. 대물 렌즈,
253, 353. 평행광 렌즈,
260. 제4반사부,
310. 제3빔 스플리터,
320. 제5반사부,
330. 제2광 길이 조절부,
340. 제6반사부,
350. 제2노이즈 제거부,
400. 샘플광 형성부,
410. 제4빔 스플리터,
420. 제3노이즈 제거부,
421. 대물 렌즈,
423. 공간 필터,
430. 렌즈부,
440. 제5빔 스플리터,
450. 대물 렌즈부,
510. 튜브 렌즈,
520. 제6빔 스플리터,
530. 제7빔 스플리터,
540. 촬상부,
S. 샘플
110. 광원부,
120. 제1빔 스플리터,
130. 제2광 출력부,
131. 회절 격자부,
133. 제1반사부,
210. 제2빔 스플리터,
220. 제2반사부,
230. 제1광 길이 조절부,
231, 331. 제1하프 미러,
233, 333. 제1기준 미러,
235, 335. 제2기준 미러,
237, 337. 제2하프 미러,
240. 제3반사부,
250. 제1노이즈 제거부,
251, 351. 대물 렌즈,
253, 353. 평행광 렌즈,
260. 제4반사부,
310. 제3빔 스플리터,
320. 제5반사부,
330. 제2광 길이 조절부,
340. 제6반사부,
350. 제2노이즈 제거부,
400. 샘플광 형성부,
410. 제4빔 스플리터,
420. 제3노이즈 제거부,
421. 대물 렌즈,
423. 공간 필터,
430. 렌즈부,
440. 제5빔 스플리터,
450. 대물 렌즈부,
510. 튜브 렌즈,
520. 제6빔 스플리터,
530. 제7빔 스플리터,
540. 촬상부,
S. 샘플
Claims (13)
- 하나의 광원으로부터 빔 스플리터와 회절 격자를 이용하여 서로 다른 파장을 갖는 다중 광을 생성하여 출력하는 다중 광 출력부;
상기 다중 광 출력부로부터 입사되는 제1파장의 제1광을 제1분할광과 제2분할광으로 분할하는 제1빔 스플리터;
상기 다중 광 출력부로부터 입사되는 제2파장의 제2광을 제3분할광과 제4분할광으로 분할하는 제2빔 스플리터;
상기 제2분할광과 상기 제4분할광을 입사받아 이를 샘플로 입사시켜 제1샘플광 및 제2샘플광을 형성시키는 샘플광 형성부;
상기 제1샘플광 및 상기 제2샘플광을 수광하고, 상기 제1분할광이 기준 미러로부터 반사되어 형성된 제1기준광과 상기 제3분할광이 기준 미러로부터 반사되어 형성된 제2기준광을 수광하여 간섭 신호를 생성하는 촬상부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 다중 광 출력부는,
제1파장의 제1광을 생성하여 출력하는 광원부;
상기 광원부로부터 입사되는 상기 제1광의 일부를 제1광 경로로 반사시키고, 나머지 일부를 제2광 경로로 투과시키는 빔 스플리터;
상기 빔 스플리터로부터 입사되는 상기 제1광의 파장을 변형시켜 제1광과 서로 다른 파장인 제2파장을 갖는 제2광을 출력하는 제2광 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 제2광 출력부는,
상기 빔 스플리터로부터 입사되는 상기 제1광을 회절시키는 회절 격자부;
상기 회절 격자부에서 회절되어 입사되는 광을 반사하는 반사부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 다중 광 출력부는,
다중 광 출력부 내부의 온도를 제어하는 TEC(Thermal Electric Cooler)부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 샘플광 형성부는,
상기 제2분할광과 상기 제4분할광을 결합시키는 제3빔 스플리터;
상기 제3빔 스플리터에서 결합된 제2분할광 및 제4분할광을 샘플로 입사시키고, 상기 제2분할광 및 상기 제4분할광이 상기 샘플로부터 반사되어 형성된 제1샘플광 및 제2샘플광을 상기 촬상부 측으로 입사시키는 제4빔 스플리터;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치.
- 제5항에 있어서,
상기 샘플광 형성부는,
상기 제3빔 스플리터와 상기 제4빔 스플리터 사이에 배치되며,
상기 제4빔 스플리터를 거쳐 결합된 상기 제2분할광과 상기 제4분할광의 노이즈를 제거하는 노이즈 제거부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치.
- 제5항에 있어서,
상기 샘플광 형성부는,
상기 제4빔 스플리터와 샘플 사이에 배치되며,
상기 제4빔 스플리터로부터 입사되는 상기 제2분할광과 상기 제4분할광을 평행광 형태로 변환하여 상기 샘플로 입사시키고, 상기 샘플로부터 반사되어 형성된 제1샘플광과 제2샘플광을 집속시켜 상기 제4빔 스플리터로 입사시키는 대물 렌즈부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치.
- 하나의 광원으로부터 빔 스플리터와 회절 격자를 이용하여 서로 다른 파장을 갖는 다중 광을 생성하여 출력하는 다중 광 출력부;
상기 다중 광 출력부로부터 입사되는 제1파장의 제1광을 제1분할광과 제2분할광으로 분할하는 제1빔 스플리터;
상기 제1분할광의 광 길이를 조절하되, 상기 제1분할광을 기준 미러로 입사시켜 제1기준광을 형성시키는 제1광 길이 조절부;
상기 다중 광 출력부로부터 입사되는 제2파장의 제2광을 제3분할광과 제4분할광으로 분할하는 제2빔 스플리터;
상기 제3분할광의 광 길이를 조절하되, 상기 제3분할광을 기준 미러로 입사시켜 제2기준광을 형성시키는 제2광 길이 조절부;
상기 제2분할광과 상기 제4분할광을 입사받아 이를 샘플로 입사시켜 제1샘플광 및 제2샘플광을 형성시키는 샘플광 형성부;
상기 제1샘플광 및 상기 제2샘플광을 수광하고, 상기 제1기준광 및 상기 제2기준광을 수광하여 간섭 신호를 생성하는 촬상부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치.
- 제8항에 있어서,
상기 제1광 길이 조절부와 상기 제2광 길이 조절부는 각각,
입사되는 광의 일부를 반사시키는 제1하프 미러;
상기 제1하프 미러로부터 입사되는 광을 반사하는 제1기준 미러;
상기 제1기준 미러로부터 입사되는 광을 반사하는 제2기준 미러;
상기 제2기준 미러로부터 입사되는 광의 일부를 반사시키는 제2하프 미러;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치.
- 제8항에 있어서,
상기 제1광 길이 조절부로부터 입사되는 제1기준광의 노이즈를 제거하는 제1노이즈 제거부;
상기 제2광 길이 조절부로부터 입사되는 제2기준광의 노이즈를 제거하는 제2노이즈 제거부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치.
- 제1파장의 제1광을 생성하여 출력하는 광원부;
상기 광원부로부터 입사되는 상기 제1광의 일부를 제1광 경로로 반사시키고, 나머지 일부를 제2광 경로로 투과시키는 제1빔 스플리터;
상기 제1빔 스플리터로부터 입사되는 상기 제1광을 제1분할광과 제2분할광으로 분할하는 제2빔 스플리터;
상기 제1분할광의 광 길이를 조절하되, 상기 제1분할광을 기준 미러로 입사시켜 제1기준광을 형성시키는 제1광 길이 조절부;
회절 격자를 이용하여 상기 제1빔 스플리터로부터 입사되는 상기 제1광의 파장을 변형시켜 제2파장의 제2광을 출력하는 제2광 출력부;
상기 제2광 출력부로부터 입사되는 상기 제2광을 제3분할광과 제4분할광으로 분할하는 제3빔 스플리터;
상기 제3분할광의 광 길이를 조절하되, 상기 제3분할광을 기준 미러로 입사시켜 제2기준광을 형성시키는 제2광 길이 조절부;
상기 제2분할광과 상기 제4분할광을 입사받아 결합시키는 제4빔 스플리터;
상기 제4빔 스플리터에서 결합된 제2분할광 및 제4분할광을 샘플로 입사시키고, 상기 샘플로부터 반사되어 형성된 제1샘플광 및 제2샘플광을 촬상부 측으로 입사시키는 제5빔 스플리터;
상기 제5빔 스플리터로부터 입사되는 상기 제2분할광과 상기 제4분할광을 평행광 형태로 변환하여 상기 샘플로 입사시키고, 상기 샘플로부터 반사되어 형성된 제1샘플광과 제2샘플광을 집속시켜 상기 제5빔 스플리터로 입사시키는 대물 렌즈부;
상기 제1샘플광 및 상기 제2샘플광을 수광하고, 상기 제1기준광 및 상기 제2기준광을 수광하여 간섭 신호를 생성하는 촬상부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치.
- 제11항에 있어서,
상기 제4빔 스플리터와 상기 제5빔 스플리터 사이에 배치되어 상기 제2분할광과 상기 제4분할광의 노이즈를 제거하되,
상기 제3빔 스플리터로부터 입사되는 제2분할광과 상기 제4분할광을 집속시키는 대물 렌즈;
상기 대물 렌즈로부터 입사되는 상기 제2분할광과 상기 제4분할광의 노이즈를 제거하는 공간 필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치.
- 제11항에 있어서,
상기 제1광 길이 조절부로부터 입사되는 제1기준광의 노이즈를 제거하는 제1노이즈 제거부;
상기 제2광 길이 조절부로부터 입사되는 제2기준광의 노이즈를 제거하는 제2노이즈 제거부;
상기 제5빔 스플리터로부터 입사되는 제1샘플광과 제2샘플광을 평행광 형태로 변환하여 출력하는 튜브 렌즈;
상기 튜브 렌즈로부터 입사되는 제1샘플광 및 제2샘플광과, 상기 제2노이즈 제거부로부터 입사되는 제2기준광을 상기 촬상부가 위치한 방향으로 출력하는 제6빔 스플리터;
상기 제6빔 스플리터로부터 입사되는 제1샘플광, 제2샘플광, 제2기준광, 상기 제1노이즈 제거부로부터 입사되는 제1기준광을 상기 찰상부로 입사시키는 제7빔 스플리터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230060231A KR102650211B1 (ko) | 2021-12-27 | 2023-05-10 | 단일 광원을 이용한 표면 형상 정보 획득 장치 |
Applications Claiming Priority (2)
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100328674A1 (en) * | 2007-12-11 | 2010-12-30 | Lofti Berguiga | High-resolution surface plasmon microscope with heterodyne interferometry in radial polarization mode |
| KR101682914B1 (ko) * | 2014-03-27 | 2016-12-06 | 가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지 | 곡률 측정 장치 및 곡률 측정 방법 |
| JP2018500575A (ja) * | 2015-01-04 | 2018-01-11 | ホーガン，ジョシュア，ノエル | 干渉システムのための基準信号フィルタ |
| KR20190027333A (ko) * | 2017-09-06 | 2019-03-14 | 가부시기가이샤 디스코 | 높이 검출 장치 및 레이저 가공 장치 |
| KR20200034421A (ko) * | 2018-09-21 | 2020-03-31 | 주식회사 내일해 | 홀로그래픽 복원을 이용한 인-라인 증착 검사 시스템 |
| KR20200040209A (ko) | 2018-10-08 | 2020-04-17 | 주식회사 내일해 | 측정 대상 물체의 3차원 형상 정보 생성 장치 |
-
2023
- 2023-05-10 KR KR1020230060231A patent/KR102650211B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100328674A1 (en) * | 2007-12-11 | 2010-12-30 | Lofti Berguiga | High-resolution surface plasmon microscope with heterodyne interferometry in radial polarization mode |
| KR101682914B1 (ko) * | 2014-03-27 | 2016-12-06 | 가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지 | 곡률 측정 장치 및 곡률 측정 방법 |
| JP2018500575A (ja) * | 2015-01-04 | 2018-01-11 | ホーガン，ジョシュア，ノエル | 干渉システムのための基準信号フィルタ |
| KR20190027333A (ko) * | 2017-09-06 | 2019-03-14 | 가부시기가이샤 디스코 | 높이 검출 장치 및 레이저 가공 장치 |
| KR20200034421A (ko) * | 2018-09-21 | 2020-03-31 | 주식회사 내일해 | 홀로그래픽 복원을 이용한 인-라인 증착 검사 시스템 |
| KR20200040209A (ko) | 2018-10-08 | 2020-04-17 | 주식회사 내일해 | 측정 대상 물체의 3차원 형상 정보 생성 장치 |
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