WO2016036038A1 - 온도 분포 측정 장치 및 방법 - Google Patents

온도 분포 측정 장치 및 방법 Download PDF

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장기수
김동욱
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한국기초과학지원연구원
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    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Definitions

  • the examples below relate to apparatus and methods for measuring the temperature distribution or the exothermic distribution of a sample.
  • Conventional temperature distribution measuring apparatus can directly measure the infrared radiation emitted from the sample using an infrared camera. This is called an infrared thermal imaging method.
  • Infrared thermal imaging methods can have high temperature resolution.
  • infrared thermal imaging methods measure the temperature distribution of a sample by detecting mid-infrared radiation.
  • the infrared thermal imaging method has an optical diffraction limit and has a spatial resolution of about 3 ⁇ m.
  • Sub-micron-class high resolution temperature distribution measuring apparatus is required for measuring and analyzing temperature characteristics of micropatterns or highly integrated semiconductor devices.
  • a related prior art is 10-1350976 filed on December 22, 2010 and published on January 14, 2014 (name of the invention: temperature distribution measuring device).
  • the patent relates to a temperature distribution measuring apparatus capable of measuring a temperature distribution of a sample having a three-dimensional structure in a non-contact manner, and more specifically, using a chromatic dispersion lens, a diffraction spectrometer, and a photodetecting array. Measure the 3D temperature distribution of the sample by measuring the temperature distribution in the z axis direction by heat reflection method and measuring the temperature distribution in the parallel direction (xy axis direction) of the sample using the heat reflection method using a biaxial scanning mirror.
  • a temperature distribution measuring apparatus is disclosed.
  • One embodiment of the present invention can provide a technique for easily measuring the periodic reflectance change without the synchronization of the photo detector with respect to the bias signal applied to the sample.
  • an embodiment of the present invention can remove the reflected light generated outside the region of interest of the sample to ensure a wide operating range of the photo detector, it is possible to provide a technique for improving the reflectance change measurement sensitivity.
  • a temperature distribution measuring apparatus may include: a collector configured to collect a reflected signal having a changed reflectance based on a bias signal applied to a sample; A detector detecting a signal of interest reflected from the region of interest of the sample in the reflected signal; And converting the signal of interest into a frequency domain signal, calculating a relative change in reflectance of the sample using a DC component extracted based on filtering on the frequency domain signal, and a frequency component of the bias signal, and calculating the relative reflectance change. And a control unit for acquiring an exothermic image of the sample.
  • the detector may include at least one pinhole.
  • the controller calculates the relative change in reflectance according to Equation ⁇ R f / R 0 , R 0 represents a DC component included in a frequency domain signal, and ⁇ R f represents a frequency component of a bias signal included in the frequency domain signal. Can be represented.
  • a temperature distribution measuring apparatus includes a bias signal applying unit configured to apply a bias signal to a sample to change a reflectance of a reflected signal reflected from a sample; A scan unit configured to scan the sample based on a first control signal indicating a start and an end of an image and a second control signal indicating a start and an end of a row or column of the image; A detector detecting a signal of interest reflected from the region of interest of the sample in the reflected signal; Converting the signal of interest into a frequency domain signal, calculating a relative change in reflectance of the sample using a DC component extracted based on filtering on the frequency domain signal, and a frequency component of the bias signal, and calculating a pixel of the image. And a controller configured to determine a value as the relative change in reflectance so as to obtain an exothermic image of the sample.
  • the controller may obtain a heat reflection coefficient based on the relative reflectance change amount and the heat reflection coefficient measurement method, and obtain the temperature distribution image of the sample by applying the heat reflection coefficient to the exothermic image.
  • a temperature distribution measuring method may include: collecting a reflected signal having a changed reflectance based on a bias signal applied to a sample; Detecting a signal of interest reflected from a region of interest of the sample in the reflected signal; Converting the signal of interest into a frequency domain signal and calculating a relative change in reflectance of the sample using a DC component extracted based on filtering on the frequency domain signal and a frequency component of the bias signal; And acquiring an exothermic image of the sample based on the relative reflectance change amount.
  • the method for measuring a temperature distribution may further include scanning the region of interest of the sample based on a first control signal indicative of the beginning and end of the image and a second control signal indicative of the beginning and end of the row or column of the image. have.
  • the obtaining of the heating image may include: changing the relative reflectance change amount of each pixel of the image by the pixel of each pixel; And reflecting the value, and obtaining the heating image by two-dimensionally arranging the pixel values based on the first control signal and the second control signal.
  • the period of the bias signal is longer than the pixel unit time indicating a time corresponding to the pixel of the image, calculating the relative change in reflectance of the sample, sampling the signal of interest every pixel unit time, the first signal Based on a control signal and the second control signal, reflectances corresponding to the sampled signals of interest are two-dimensionally arranged to obtain a plurality of reflection images, and the reflectances corresponding to pixels at the same position of the plurality of reflection images. Computing the relative reflectance change amount based on the.
  • One embodiment of the present invention can easily measure the periodic reflectance change without the synchronization of the optical detector with respect to the bias signal applied to the sample.
  • one embodiment of the present invention can remove the reflected light generated outside the region of interest of the sample to ensure a wide operating range of the photo detector, it is possible to improve the reflectance change measurement sensitivity.
  • FIG. 1 is a view for explaining a temperature distribution measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining a frequency domain signal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for describing a temperature distribution measuring apparatus for obtaining an exothermic image of a sample by applying a high frequency bias signal or a low frequency bias signal to a sample according to an embodiment of the present invention.
  • 4A to 4B are diagrams for describing a method of processing a signal in a frequency domain when using a high frequency bias signal according to an embodiment of the present invention.
  • 5A to 5C are diagrams for describing a method of processing a signal in a frequency domain when using a low frequency bias signal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a temperature distribution measuring method according to an embodiment of the present invention.
  • the temperature distribution measuring apparatus may measure the temperature distribution of the surface of an active semiconductor device such as an integrated circuit, a MEMS device, or a thermoelectronic cooler.
  • the temperature distribution measuring apparatus may measure a temperature distribution inside an encapsulated semiconductor device or a semiconductor device having a metal layer.
  • the temperature distribution measuring device can be used to analyze the heat generation characteristics of the semiconductor device described above.
  • the temperature distribution measuring apparatus 100 includes a collecting unit 110, a detecting unit 120, and a control unit 130.
  • the collector 110 collects a reflected signal whose reflectance is changed based on the bias signal 151 applied to the sample 115.
  • the sample may be a semiconductor device.
  • the temperature distribution measuring apparatus 100 may measure the exothermic distribution of the surface of the semiconductor device. Alternatively, the temperature distribution measuring apparatus 100 may measure the heat generation distribution inside the semiconductor device.
  • the controller 130 may transmit the trigger signal 131 to the power supply 150 to drive the power supply 150.
  • the power supply 150 may apply the bias signal 151 to the sample 115.
  • the bias signal 151 is It can be expressed as.
  • I represents an alternating current flowing through the sample 115
  • I 0 represents a DC component of the alternating current I
  • r may represent a resistance, that is, a sample 115
  • f may represent a frequency of a bias signal (AC current I).
  • the temperature of the sample 115 may increase.
  • the light source 160 may output a signal for observing the sample 115 while the bias signal 151 is applied.
  • the output signal may be irradiated onto the sample 115 through the light splitter 140, the galvano scanner 111, the scan lens 112, the tube lens 113, and the objective lens 114.
  • the signal irradiated onto the sample 115 may be reflected by the sample 115.
  • heat is generated in the sample 115.
  • the refractive index of the sample 115 changes based on the generation of heat, and the intensity of the reflected signal reflected by the sample 115 may change. That is, the reflectance of the sample may change according to the change of the refractive index of the sample 115.
  • R 0 (x, y) may represent the reflectance of the sample 115 when the bias signal 151 is not applied to the sample 115.
  • ⁇ R (x, y) may represent an amount of change in reflectance of the sample 115 when the bias signal 151 is applied to the sample 115.
  • Equation 3 ⁇ R, R, , And ⁇ T each represent a reflectance change amount, a reflectance, a heat reflection coefficient, and a temperature change of the sample 115.
  • the detector 120 detects the ROI reflected from the ROI of the sample 115 in the reflection signal.
  • the detector 120 may include at least one pinhole 121. Only the signal reflected at the desired focal plane may pass through the pinhole 121, and the remaining signals cannot pass through the pinhole 121.
  • the detector 120 may include a photo detector 122.
  • the photo detector can measure the intensity of the signal of interest.
  • the photo detector 122 may detect an amount of change in the intensity of the signal of interest, and the amount of change in the intensity may mean an amount of change in reflectance of the sample 115. It demonstrates, referring FIG.
  • FIG. 2 is a view for explaining a frequency domain signal according to an embodiment of the present invention.
  • the detector 120 may detect a periodic change in the signal of interest.
  • the controller 130 may extract R 0 + ⁇ R DC and ⁇ R f when filtering the frequency domain signal.
  • the controller 130 may calculate the relative change in reflectance of the sample using the signal converted into the frequency domain.
  • the controller 130 may convert the signal of interest into a frequency domain signal. More specifically, the controller 130 may restore the amount of change in the intensity of the signal of interest detected by the detector 120 into a digital signal using a digitizer. The controller 130 may convert the digital signal into the frequency domain signal 230 using the fast Fourier transform 220.
  • the frequency domain signal may be an amount of change in intensity of the signal of interest according to frequency (that is, an amount of change in reflectance of a sample).
  • the controller 130 may filter the frequency domain signal.
  • the controller 130 may extract a frequency component corresponding to the frequency of the DC component and the bias signal 151 from the frequency domain signal.
  • the controller 130 may calculate a relative change in reflectance of the sample 115 using the extracted DC component and the frequency component.
  • the controller 130 may extract R 0 + ⁇ R DC and ⁇ R f when filtering the frequency domain signal.
  • the controller 130 may calculate the relative change in reflectance according to Equation ⁇ R f / (R 0 + ⁇ R DC ).
  • R 0 + ⁇ R DC represents an extracted DC component
  • ⁇ R DC represents an amount of change in reflectance at DC.
  • ⁇ R f represents the extracted frequency component.
  • the controller 130 may calculate a relative change in reflectance according to Equation ⁇ R f / R 0 .
  • R 0 represents the reflectance of the sample 115 when the bias signal 151 is not applied to the sample
  • ⁇ R f represents the extracted frequency component.
  • Equation 3 when the heat reflection coefficient is very small, since ⁇ R is very small compared to R, R may be almost equal to R 0 .
  • the DC component value since the ⁇ R DC included in the DC component is very small, the DC component value may be almost equal to R 0 .
  • R 0 may also be referred to as an extracted DC component.
  • the controller 130 obtains a heating image of the sample 115 based on the relative reflectance change amount.
  • Each pixel value of the exothermic image corresponds to a relative reflectance change amount, and when the relative reflectance change amount is two-dimensionally arranged, the exothermic image of the sample may be obtained.
  • the collector 110 may be configured to perform the interest of the sample 115 based on a first control signal indicating a start and end of an image and a second control signal indicating a start and end of a row or a column of the image. You can scan the area.
  • the image may be an image having no pixel value.
  • the pixel value of the image may be a calculated relative reflectance change amount.
  • the controller 130 may transmit the control signal 132 to the galvano scanner 111 included in the collector 110 for scanning.
  • the controller 130 may reflect the relative change in reflectance of each pixel of the image as the pixel value of each pixel. .
  • the controller 130 may obtain the heating image by two-dimensionally arranging pixel values based on the first control signal and the second control signal.
  • the controller 130 may sample the signal of interest every pixel unit time. In addition, the controller 130 may arrange a reflectance corresponding to the sampled signal of interest two-dimensionally based on the first control signal and the second control signal, and acquire a plurality of reflected images. The controller 130 may calculate a relative change in reflectance based on reflectances corresponding to pixels at the same positions of the plurality of reflection images.
  • the temperature distribution measuring apparatus may obtain a heat reflection coefficient by using a relative change in reflectance through a heat reflection coefficient measuring method.
  • the temperature distribution measuring apparatus may obtain a temperature distribution image of the sample 115 by applying a heat reflection coefficient to the heating image.
  • the obtained temperature distribution image may be a cloud distribution image of the surface of the sample 115.
  • FIG. 3 is a diagram for describing a temperature distribution measuring apparatus for obtaining an exothermic image of a sample by applying a high frequency bias signal or a low frequency bias signal to a sample according to an embodiment of the present invention.
  • the temperature distribution measuring apparatus 300 includes a bias signal applying unit 310, a scan unit 320, a detector 330, and a controller 340.
  • the bias signal applying unit 310 applies a bias signal to the sample to change the reflectance of the reflected signal reflected from the sample.
  • the scan unit 320 scans a sample based on a first control signal indicating a start and an end of an image and a second control signal indicating a start and an end of a row or a column of the image.
  • the detector 330 detects the ROI reflected from the ROI of the sample in the reflected signal.
  • the detector 330 may detect the deep core of interest using the pinhole.
  • the controller 340 converts the signal of interest into a frequency domain signal and filters the frequency domain signal.
  • the controller 340 may extract the DC component and the frequency component of the bias signal from the frequency domain signal through filtering. That is, the controller 340 may filter signals of the same frequency band as the frequencies of the DC component and the bias signal.
  • the controller 340 calculates a relative change in reflectance of the sample using the filtered DC component and the signal having the same frequency component as that of the bias signal.
  • the controller 340 may calculate the relative change in reflectance according to Equation ⁇ R f / R 0 .
  • R 0 represents a DC component included in the frequency domain signal
  • ⁇ R f is a frequency component of the bias signal included in the frequency domain signal.
  • the controller 340 determines the pixel value of the image as a relative reflectance change amount to obtain a heating image of the sample.
  • the temperature distribution measuring apparatus 300 may include a non-resonant low speed galvano scanner and a high speed digitizer. It demonstrates, referring FIG.
  • FIGS. 4A to 4B are diagrams for describing a method of processing a signal in a frequency domain when using a high frequency bias signal according to an embodiment of the present invention.
  • the period of the bias signal is shorter than the pixel unit time indicating the time corresponding to the unit pixel of the image, it may be referred to as a high frequency bias signal.
  • the signal output from the photodetector of the temperature distribution measuring device may include one or more reflected light intensity change signals per pixel unit time.
  • the temperature distribution measuring device may restore the reflected light intensity change signal through the digitizer.
  • the reconstructed signal can only filter the frequency component values necessary after the fast Fourier transform.
  • the temperature distribution measuring device may include a non-resonant low-speed galvano scanner that can easily meet the long pixel-by-pixel time of the image and a high-speed digitizer capable of sufficiently sampling fast reflected light intensity changes.
  • the temperature distribution measuring apparatus may apply a bias signal of an arbitrary frequency f to the sample to induce a periodic reflectance change of the reflected signal or the signal of interest in the region of interest of the sample.
  • the frequency of the bias signal should be high so that several (eg, 10 or more) bias signals can be applied for a time corresponding to one pixel of the image.
  • the galvano scanner of the temperature distribution measuring apparatus may raster scan a region of interest of a sample based on a control signal indicating the start and end of the image and a control signal indicating the start and end of each line of the image.
  • the temperature distribution measuring device may pass through the pinhole only the signal of interest reflected from the region of interest.
  • the temperature distribution measuring device detects the reflected light signal (interest signal) whose intensity changes periodically through the light detector.
  • the temperature distribution measuring device may sample, via a digitizer, an analog output signal of a photo detector that changes rapidly during pixel time of an image.
  • the temperature distribution measuring apparatus may restore the reflected light signal that is periodically changed by the bias signal applied during the pixel unit time to the digital signal.
  • the apparatus for measuring temperature distribution may filter only DC component values and frequency (f) component values of a bias signal in a Fourier domain (frequency domain) through a fast Fourier transform.
  • the temperature distribution measuring apparatus may calculate a relative change in reflectance for each pixel unit time.
  • the temperature distribution measuring apparatus may reflect the calculated relative reflectance change amount as a pixel value of the image.
  • the temperature distribution measuring apparatus may obtain the exothermic distribution image by two-dimensionally arranging each pixel value based on the control signal for the image and the line.
  • the temperature distribution measuring apparatus may measure a relative change in reflected light intensity as the temperature of the sample increases.
  • the temperature distribution measuring apparatus may obtain the heat reflection coefficient through the heat reflection coefficient measurement method using the measured change amount.
  • the temperature distribution measuring apparatus may obtain a temperature distribution image of the sample by applying a heat reflection coefficient to the obtained heating distribution image.
  • the temperature distribution measuring device may include a resonant high speed galvano scanner and a low speed digitizer. It demonstrates, referring FIG. 5A-FIG. 5C.
  • 5A to 5C are diagrams for describing a method of processing a signal in a frequency domain when using a low frequency bias signal according to an embodiment of the present invention.
  • the period of the bias signal is longer than the pixel unit time representing the time corresponding to the pixel of the image, it may be referred to as a low frequency bias signal.
  • the time for acquiring a heating image of the sample may be long.
  • the temperature distribution measuring apparatus may include a resonant high speed galvano scanner capable of obtaining a high speed image by shortening a pixel unit time of an image.
  • the temperature distribution measuring device may also include a low speed digitizer capable of sampling the slow reflected light intensity change.
  • the controller of the temperature distribution measuring apparatus may obtain the continuous reflection image by sampling the output signal of the photodetector every pixel unit time of the image.
  • the controller may restore the periodically changing reflected light signal by arranging the same position pixel values for all the reflected images.
  • the controller may filter only frequency component values required after the fast Fourier transform.
  • the bias signal applying unit of the temperature distribution measuring apparatus may apply a bias signal of an arbitrary frequency f to the sample.
  • the temperature distribution measuring device may induce periodic reflectance changes in the region of interest of the sample. At this time, the frequency of the bias signal should be lower than one image acquisition speed.
  • the bias signal applying unit of the temperature distribution measuring apparatus may apply a bias signal of an arbitrary frequency f to the sample.
  • the temperature distribution measuring device may induce periodic reflectance changes in the region of interest of the sample. At this time, the frequency of the bias signal should be lower than one image acquisition speed.
  • the galvano scanner of the temperature distribution measuring apparatus may raster scan a region of interest of a sample based on a control signal indicating the start and end of the image and a control signal indicating the start and end of each line of the image.
  • the temperature distribution measuring device may pass through the pinhole only the signal of interest reflected from the region of interest.
  • the temperature distribution measuring device detects the reflected light signal (interest signal) whose intensity changes periodically through the light detector.
  • the temperature distribution measuring apparatus may sample the analog output signal of the photodetector through the digitizer every pixel unit time of the image.
  • the temperature distribution measuring device may restore the reflected light intensity value for any moment.
  • the temperature distribution measuring apparatus may two-dimensionally arrange the reflected light intensity values reconstructed in each pixel by the control signals for the image and the line.
  • the temperature distribution measuring apparatus may acquire one reflection image by performing the two-dimensional arrangement.
  • the temperature distribution measuring apparatus may acquire a plurality of reflection images by repeating a sampling, restoring, and two-dimensional arraying process.
  • the values of the pixels at the same position in the continuously acquired reflected images are the same as the values obtained by sampling and reconstructing the reflected light signal periodically changing at the position of the sample corresponding to the position of the pixel through the digitizer at an image acquisition rate can do.
  • the temperature distribution measuring apparatus may perform fast Fourier transform of values of pixels at the same position.
  • the temperature distribution measuring apparatus may filter only the DC component value and the frequency (f) component value of the bias signal in the converted signal.
  • the temperature distribution measuring apparatus calculates the relative reflectance change of the sample using the filtered values of the pixels at the same position, and reflects the calculated relative reflectance change as the corresponding pixel value of the image.
  • the temperature distribution measuring apparatus obtains an exothermic distribution image of the sample by two-dimensionally arranging each pixel value based on the control signal for the image and the line.
  • the temperature distribution measuring apparatus may measure a relative change in reflected light intensity as the temperature of the sample increases.
  • the temperature distribution measuring apparatus may obtain the heat reflection coefficient through the heat reflection coefficient measurement method using the measured change amount.
  • the temperature distribution measuring apparatus may obtain a temperature distribution image of the sample by applying a heat reflection coefficient to the obtained heating distribution image.
  • the temperature distribution measuring apparatus may obtain a heat reflection coefficient by using a relative change in reflectance through a heat reflection coefficient measuring method.
  • the temperature distribution measuring apparatus may obtain a temperature distribution image of the sample by applying a heat reflection coefficient to the exothermic image.
  • the obtained temperature distribution image may be a cloudiness distribution image of the surface of the sample.
  • the temperature distribution measuring method according to an embodiment may be performed by a temperature distribution measuring device.
  • the temperature distribution measuring apparatus collects the reflected signal whose reflectance changes based on the bias signal applied to the sample (610).
  • the temperature distribution measuring apparatus detects the signal of interest reflected from the region of interest of the sample in the reflected signal (620).
  • the temperature distribution measuring apparatus converts the signal of interest into a frequency domain signal (630).
  • the temperature distribution measuring apparatus may filter the frequency domain signal (640).
  • the temperature distribution measuring apparatus may extract the DC component and the frequency component of the bias signal from the filtered frequency domain signal (650).
  • the temperature distribution measuring device may extract the DC component R 0 + ⁇ R DC and the frequency component ⁇ R f of the bias signal.
  • the temperature distribution measuring apparatus calculates a relative change in reflectance of the sample using the extracted direct current component and frequency component (660).
  • the temperature distribution measuring apparatus may calculate the relative change in reflectance according to the equation ⁇ R f / (R 0 + ⁇ R DC ).
  • ⁇ R DC represents the amount of change in reflectance at DC.
  • the temperature distribution measuring apparatus may calculate the relative change in reflectance according to the equation ⁇ R f / R 0 .
  • R 0 represents the reflectance of the sample when the bias signal 151 is not applied to the sample
  • ⁇ R f represents the extracted frequency component.
  • Equation 3 when the thermal reflection coefficient is very small, R may be almost equal to R 0 since ⁇ R is very small compared to R.
  • ⁇ R DC included in the DC component is very small, the DC component value may be almost equal to R 0 .
  • R 0 may also be referred to as an extracted DC component.
  • the temperature distribution measuring apparatus acquires an exothermic image of the sample based on the relative reflectance change amount (670).
  • Each pixel value of the exothermic image corresponds to a relative reflectance change amount at each position of the sample, and when the relative reflectance change amount is two-dimensionally arranged, the exothermic image of the sample may be obtained.
  • the apparatus for measuring temperature distribution may scan the region of interest of the sample based on a first control signal informing of the start and end of an image and a second control signal indicative of the start and end of a row or column of the image. Can be.
  • the temperature distribution measuring apparatus may reflect the relative reflectance change amount for each pixel of the image as the pixel value of each pixel. . Also, the temperature distribution measuring apparatus may obtain the heating image by two-dimensionally arranging pixel values based on the first control signal and the second control signal.
  • the temperature distribution measuring apparatus may sample the signal of interest every pixel unit time. Also, the temperature distribution measuring apparatus may two-dimensionally arrange a reflectance corresponding to the sampled signal of interest based on the first control signal and the second control signal, and obtain a plurality of reflected images. The temperature distribution measuring apparatus may calculate a relative change in reflectance based on reflectances corresponding to pixels at the same positions of the plurality of reflection images.
  • the temperature distribution measuring apparatus may obtain a heat reflection coefficient by using a relative change in reflectance through a heat reflection coefficient measuring method.
  • the temperature distribution measuring apparatus may obtain a temperature distribution image of the sample by applying a heat reflection coefficient to the exothermic image.
  • the obtained temperature distribution image may be a cloudiness distribution image of the surface of the sample.
  • the apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components.
  • the devices and components described in the embodiments are, for example, processors, controllers, arithmetic logic units (ALUs), digital signal processors, microcomputers, field programmable gate arrays (FPGAs).
  • ALUs arithmetic logic units
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • PLU programmable logic unit
  • the processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system.
  • the processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of the software.
  • processing device includes a plurality of processing elements and / or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it may include.
  • the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller.
  • other processing configurations are possible, such as parallel processors.
  • the software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the above, and configure the processing device to operate as desired, or process it independently or collectively. You can command the device.
  • Software and / or data may be any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device in order to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. Or may be permanently or temporarily embodied in a signal wave to be transmitted.
  • the software may be distributed over networked computer systems so that they may be stored or executed in a distributed manner.
  • Software and data may be stored on one or more computer readable recording media.
  • the method according to the embodiment may be embodied in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium.
  • the computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • the program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the embodiments, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks.
  • Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

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Abstract

샘플의 온도 분포 또는 발열 분포를 측정하는 온도 분포 측정 장치가 개시된다. 일 실시예는 샘플에 인가된 바이어스 신호를 기초로 반사율이 변화하는 반사 신호를 수집하고, 상기 반사 신호에서 상기 샘플의 관심 영역으로부터 반사된 관심 신호를 검출하며, 상기 관심 신호를 주파수 영역 신호로 변환하고, 상기 주파수 영역 신호에 대한 필터링을 기초로 추출된 직류 성분 및 상기 바이어스 신호의 주파수 성분을 이용하여 상기 샘플의 상대적인 반사율 변화량을 연산하고, 상기 상대적인 반사율 변화량에 기초하여 상기 샘플의 발열 이미지를 획득한다.

Description

온도 분포 측정 장치 및 방법
아래 실시예들은 샘플의 온도 분포 또는 발열 분포를 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 고집적화 또는 미세화로 인하여 반도체 소자의 동작 시 발생하는 열이 반도체 소자의 성능 및 신뢰성을 저하시킬 수 있다.
종래의 온도 분포 측정 장치는 샘플로부터 방출되는 적외선 복사를 적외선 카메라를 이용하여 직접 측정할 수 있다. 이를, 적외선 열영상 방법이라 한다. 적외선 열영상 방법은 높은 온도 분해능을 가질 수 있다. 하지만, 적외선 열영상 방법은 중적외선 복사를 검출하여 샘플의 온도 분포를 측정한다. 적외선 열영상 방법은 광학적 회절 한계를 가지고 있어 3um 정도의 공간 분해능을 갖는다. 미세패턴 또는 고집적 반도체 소자의 온도 특성 측정 및 분석을 위해 서브-마이크론급 고분해능 온도 분포 측정 장치가 필요하다.
관련 선행 기술로, 2010년 12월 22일에 출원되고, 2014년 01월 14일에 등록공고된 제10- 1350976호(발명의 명칭: 온도분포 측정장치)가 있다. 상기 특허는 3차원 구조를 가지는 시료에 대한 온도분포를 비접촉식으로 측정할 수 있는 온도분포 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 색분산 렌즈, 회절분광기, 광검출 어레이를 이용하여 시료의 깊이 방향(z 축 방향)의 온도분포를 열반사법으로 측정하고, 2축 주사 거울을 이용하여 시료의 평행방향(x-y 축 방향)의 온도분포를 열반사법으로 측정함으로써 시료의 3차원 온도분포를 측정할 수 있도록 한 온도분포 측정장치가 개시된다.
본 발명의 일 실시예는 샘플에 인가되는 바이어스 신호에 대한 광 검출기의 동기화가 없어도 주기적인 반사율 변화를 용이하게 측정하는 기술을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 샘플의 관심 영역 이외에서 발생하는 반사광을 제거하여 광 검출기의 넓은 동작범위를 확보할 수 있고, 반사율 변화 측정 민감도를 향상시키는 기술을 제공할 수 있다.
일 측에 따른 온도 분포 측정 장치는 샘플에 인가된 바이어스 신호를 기초로 반사율이 변화하는 반사 신호를 수집하는 수집부; 상기 반사 신호에서 상기 샘플의 관심 영역으로부터 반사된 관심 신호를 검출하는 검출부; 및 상기 관심 신호를 주파수 영역 신호로 변환하고, 상기 주파수 영역 신호에 대한 필터링을 기초로 추출된 직류 성분 및 상기 바이어스 신호의 주파수 성분을 이용하여 상기 샘플의 상대적인 반사율 변화량을 연산하고, 상기 상대적인 반사율 변화량에 기초하여 상기 샘플의 발열 이미지를 획득하는 제어부를 포함한다.
상기 검출부는, 적어도 하나의 핀홀을 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 수학식 ΔRf/R0에 따라 상기 상대적인 반사율 변화량을 연산하고, R0는 주파수 영역 신호에 포함된 직류 성분을 나타내고, ΔRf는 주파수 영역 신호에 포함된 바이어스 신호의 주파수 성분을 나타낼 수 있다.
다른 일 측에 따른 온도 분포 측정 장치는 샘플로부터 반사되는 반사 신호의 반사율의 변화를 위해 상기 샘플에 바이어스 신호를 인가하는 바이어스 신호 인가부; 이미지의 시작과 끝을 알리는 제1 제어 신호 및 상기 이미지의 행 또는 열의 시작과 끝을 알리는 제2 제어 신호를 기초로 상기 샘플을 스캔하는 스캔부; 상기 반사 신호에서 상기 샘플의 관심 영역으로부터 반사된 관심 신호를 검출하는 검출부; 및 상기 관심 신호를 주파수 영역 신호로 변환하고, 상기 주파수 영역 신호에 대한 필터링을 기초로 추출된 직류 성분 및 상기 바이어스 신호의 주파수 성분을 이용하여 상기 샘플의 상대적인 반사율 변화량을 연산하고, 상기 이미지의 픽셀값을 상기 상대적인 반사율 변화량으로 결정하여 상기 샘플의 발열 이미지를 획득하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 상대적인 반사율 변화량 및 열반사 계수 측정법에 기초하여 열반사 계수를 구하고, 상기 발열 이미지에 상기 열반사 계수를 적용하여 상기 샘플의 온도 분포 이미지를 획득할 수 있다.
일 측에 따른 온도 분포 측정 방법은 샘플에 인가된 바이어스 신호를 기초로 반사율이 변화하는 반사 신호를 수집하는 단계; 상기 반사 신호에서 상기 샘플의 관심 영역으로부터 반사된 관심 신호를 검출하는 단계; 상기 관심 신호를 주파수 영역 신호로 변환하고, 상기 주파수 영역 신호에 대한 필터링을 기초로 추출된 직류 성분 및 상기 바이어스 신호의 주파수 성분을 이용하여 상기 샘플의 상대적인 반사율 변화량을 연산하는 단계; 및 상기 상대적인 반사율 변화량에 기초하여 상기 샘플의 발열 이미지를 획득하는 단계를 포함한다.
온도 분포 측정 방법은 이미지의 시작과 끝을 알리는 제1 제어 신호 및 상기 이미지의 행 또는 열의 시작과 끝을 알리는 제2 제어 신호를 기초로 상기 샘플의 상기 관심 영역을 스캔하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 바이어스 신호의 주기가 상기 이미지의 단위 픽셀과 대응하는 시간을 나타내는 픽셀단위시간보다 짧은 경우, 상기 발열 이미지를 획득하는 단계는, 상기 이미지의 각 픽셀에 대한 상기 상대적인 반사율 변화량을 상기 각 픽셀의 픽셀값으로 반영하고, 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호를 기초로 상기 픽셀값을 2차원 배열하여 상기 발열 이미지를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 바이어스 신호의 주기가 상기 이미지의 픽셀과 대응하는 시간을 나타내는 픽셀단위시간보다 긴 경우, 상기 샘플의 상대적인 반사율 변화량을 연산하는 단계는, 상기 픽셀단위시간마다 상기 관심 신호를 샘플링하고, 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호에 기초하여, 상기 샘플링된 관심 신호와 대응하는 반사율을 2차원 배열하여 복수의 반사 이미지를 획득하고, 상기 복수의 반사 이미지의 동일한 위치에 있는 픽셀에 해당하는 상기 반사율을 기초로 상기 상대적인 반사율 변화량을 연산하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 샘플에 인가되는 바이어스 신호에 대한 광 검출기의 동기화가 없어도 주기적인 반사율 변화를 용이하게 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 샘플의 관심 영역 이외에서 발생하는 반사광을 제거하여 광 검출기의 넓은 동작범위를 확보할 수 있고, 반사율 변화 측정 민감도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 분포 측정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 영역 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 바이어스 신호 또는 저주파 바이어스 신호를 샘플에 인가하여 샘플의 발열 이미지를 획득하는 온도 분포 측정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 바이어스 신호를 사용하는 경우, 주파수 영역의 신호를 프로세싱하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파 바이어스 신호를 사용하는 경우, 주파수 영역의 신호를 프로세싱하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 분포 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 분포 측정 장치를 설명하기 위한 도면이다. 일 실시예에 따른 온도 분포 측정 장치는 집적 회로, MEMS 디바이스, 또는 열전자 냉각기와 같은 능동 반도체 소자의 표면의 온도 분포를 측정할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 온도 분포 측정 장치는 인켑슐레이션(encapsulation)된 반도체 소자나 금속층을 가지는 반도체 소자의 내부의 온도 분포를 측정할 수 있다. 또한, 온도 분포 측정 장치는 전술한 반도체 소자의 발열 특성을 분석하는데 사용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 분포 측정 장치(100)는 수집부(110), 검출부(120), 및 제어부(130)를 포함한다.
수집부(110)는 샘플(115)에 인가된 바이어스 신호(151)를 기초로 반사율이 변화하는 반사 신호를 수집한다. 예를 들어, 샘플은 반도체 소자일 수 있다. 온도 분포 측정 장치(100)는 반도체 소자의 표면의 발열 분포를 측정할 수 있다. 또는, 온도 분포 측정 장치(100)는 반도체 소자의 내부의 발열 분포를 측정할 수 있다. 제어부(130)는 전원 공급기(150)의 구동을 위해 트리거 신호(131)를 전원 공급기(150)로 전송할 수 있다. 전원 공급기(150)는 바이어스 신호(151)를 샘플(115)에 인가할 수 있다. 바이어스 신호(151)는
Figure PCTKR2015008795-appb-I000001
으로 표현될 수 있다.
샘플(115)에 바이어스 신호(151)가 인가되는 경우, 줄 효과(Joule effect)에 의해 샘플(115)에서 열이 발생될 수 있다. 수학식 1을 통해 샘플(115)에 바이어스 신호가 인가되는 경우, 샘플(115)에서 열이 발생함을 알 수 있다.
Figure PCTKR2015008795-appb-I000002
수학식 1에서, I는 샘플(115)에 흐르는 교류 전류를 나타내고, I0는 교류 전류 I의 DC 성분을 나타낸다. 또한, 수학식 1에서, r은 저항, 즉, 샘플(115)을 나타낼 수 있고, f는 바이어스 신호(교류 전류 I)의 주파수를 나타낼 수 있다.
샘플에 바이어스 신호(151)가 인가되는 경우, 샘플(115)의 온도가 증가할 수 있다.
바이어스 신호(151)가 인가되는 상태에서 샘플(115)의 관찰을 위해 광원(160)은 신호를 출력할 수 있다. 출력된 신호는 광 분배기(140), 갈바노 스캐너(111), 스캔 렌즈(112), 튜브 렌즈(113), 및 대물 렌즈(114)를 거쳐서 샘플(115)에 조사될 수 있다. 샘플(115)에 조사된 신호는 샘플(115)에 의해 반사될 수 있다. 샘플(115)에 바이어스 신호(151)가 인가됨에 따라 샘플(115)에서 열이 발생한다. 열의 발생을 기초로 샘플(115)의 굴절률이 변하며 샘플(115)에 의해 반사된 반사 신호는 세기가 변화될 수 있다. 즉, 샘플(115)의 굴절률의 변화에 따라 샘플의 반사율이 변화될 수 있다.
Figure PCTKR2015008795-appb-I000003
수학식 2에서, R0(x, y)는 샘플(115)에 바이어스 신호(151)가 인가되지 않을 때 샘플(115)의 반사율을 나타낼 수 있다. 또한, 수학식 2에서, ΔR(x, y)는 샘플(115)에 바이어스 신호(151)가 인가될 때 샘플(115)의 반사율 변화량을 나타낼 수 있다. 샘플(115)의 반사율은 DC, 주파수=f, 및 주파수=2f에서 변할 수 있다. DC, 주파수=f, 및 주파수=2f에서, 샘플(115)의 반사율 변화량이 발생할 수 있다. 수학식 1 및 수학식 2를 참조할 때, 주파수=f에서, 샘플(115)의 반사율 변화량은 가장 클 수 있다.
Figure PCTKR2015008795-appb-I000004
수학식 3에서, ΔR, R,
Figure PCTKR2015008795-appb-I000005
, 및 ΔT 각각은 반사율 변화량, 반사율, 열 반사 계수, 및 샘플(115)의 온도 변화를 나타낸다.
검출부(120)는 반사 신호에서 샘플(115)의 관심 영역으로부터 반사된 관심 신호를 검출한다. 예를 들어, 검출부(120)는 적어도 하나의 핀홀(121)를 포함할 수 있다. 원하는 초점면에서 반사된 신호만 핀홀(121)을 통과할 수 있고, 나머지 신호는 핀홀(121)을 통과할 수 없다.
검출부(120)는 광 검출기(122)를 포함할 수 있다. 광 검출기는 관심 신호의 세기를 측정할 수 있다. 광 검출기(122)는 관심 신호의 세기의 변화량을 감지할 수 있고, 상기 세기의 변화량은 샘플(115)의 반사율 변화량을 의미할 수 있다. 도 2를 참조하면서, 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 영역 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 2의 그래프(210)에 도시된 것처럼 검출부(120)는 관심 신호의 주기적인 변화를 검출할 수 있다. 후술하겠지만, 제어부(130)는 주파수 영역 신호를 필터링할 때, R0+ΔRDC 및 ΔRf를 추출할 수 있다. 제어부(130)는 주파수 영역으로 변환된 신호를 이용하여 샘플의 상대적인 반사율 변화량을 연산할 수 있다.
다시 도 1로 돌아와서, 제어부(130)는 관심 신호를 주파수 영역 신호로 변환할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(130)는 검출부(120)에서 감지한 관심 신호의 세기의 변화량을 디지타이저를 이용하여 디지털 신호로 복원할 수 있다. 제어부(130)는 디지털 신호를 고속 퓨리에 변환(220)을 이용하여 주파수 영역 신호(230)로 변환할 수 있다. 주파수 영역 신호는 주파수에 따른 관심 신호의 세기의 변화량(즉, 샘플의 반사율 변화량)일 수 있다.
제어부(130)는 주파수 영역 신호를 필터링할 수 있다. 제어부(130)는 주파수영역 신호에서 DC 성분 및 바이어스 신호(151)의 주파수와 대응하는 주파수 성분을 추출할 수 있다. 제어부(130)는 추출된 상기 DC 성분 및 상기 주파수 성분을 이용하여 샘플(115)의 상대적인 반사율 변화량을 연산할 수 있다. 예를 들어, 제어부(130)는 주파수 영역 신호를 필터링할 때, R0+ΔRDC 및 ΔRf를 추출할 수 있다. 제어부(130)는 상대적인 반사율 변화량을 수학식 ΔRf/(R0+ΔRDC)에 따라 연산할 수 있다. 여기서, R0+ΔRDC는 추출된 DC 성분을 나타내고, ΔRDC는 DC에서의 반사율 변화량을 나타낸다. ΔRf는 상기 추출된 주파수 성분을 나타낸다.
또는, 제어부(130)는 수학식 ΔRf/R0에 따라 상대적인 반사율 변화량을 연산할 수 있다. 여기서, R0는 바이어스 신호(151)가 샘플에 인가되지 않을 때의 샘플(115)의 반사율을 나타내고, ΔRf는 상기 추출된 주파수 성분을 나타낸다. 수학식 3에서, 열 반사 계수가 매우 작은 경우, ΔR은 R에 비해 매우 작기 때문에, R은 R0와 거의 동일할 수 있다. 또한, DC 성분에 포함된 ΔRDC는 매우 작기 때문에 DC 성분 값은 R0와 거의 동일할 수 있다. R0도 추출된 DC 성분이라 할 수 있다.
제어부(130)는 상대적인 반사율 변화량에 기초하여 샘플(115)의 발열 이미지를 획득한다. 발열 이미지의 각 픽셀값은 상대적인 반사율 변화량에 해당하고, 상대적인 반사율 변화량을 2차원 배열하면, 샘플의 발열 이미지가 획득될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 수집부(110)는 이미지의 시작과 끝을 알리는 제1 제어 신호 및 상기 이미지의 행 또는 열의 시작과 끝을 알리는 제2 제어 신호를 기초로 상기 샘플(115)의 상기 관심 영역을 스캔할 수 있다. 여기서, 이미지는 픽셀값이 없는 이미지일 수 있다. 이미지의 픽셀값은 연산된 상대적인 반사율 변화량일 수 있다. 제어부(130)는 스캔을 위해 제어 신호(132)를 수집부(110)에 포함된 갈바노 스캐너(111)에 전송할 수 있다.
바이어스 신호의 주기가 상기 이미지의 단위 픽셀과 대응하는 시간을 나타내는 픽셀단위시간보다 짧은 경우, 제어부(130)는 이미지의 각 픽셀에 대한 상기 상대적인 반사율 변화량을 상기 각 픽셀의 픽셀값으로 반영할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호를 기초로 픽셀값을 2차원 배열하여 상기 발열 이미지를 획득할 수 있다.
바이어스 신호의 주기가 상기 이미지의 픽셀과 대응하는 시간을 나타내는 픽셀단위시간보다 긴 경우, 제어부(130)는 픽셀단위시간마다 관심 신호를 샘플링할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호에 기초하여, 상기 샘플링된 관심 신호와 대응하는 반사율을 2차원 배열할 수 있고, 복수의 반사 이미지를 획득할 수 있다. 제어부(130)는 복수의 반사 이미지의 동일한 위치에 있는 픽셀에 해당하는 반사율을 기초로 상대적인 반사율 변화량을 연산할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 온도 분포 측정 장치는 열반사 계수 측정법을 통해 상대적인 반사율 변화량을 이용하여 열반사 계수를 구할 수 있다. 또한, 온도 분포 측정 장치는 발열 이미지에 열반사 계수를 적용하여 샘플(115)의 온도 분포 이미지를 획득할 수 있다. 여기서, 획득된 온도 분포 이미지는 샘플(115)의 표면의 운도 분포 이미지일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 바이어스 신호 또는 저주파 바이어스 신호를 샘플에 인가하여 샘플의 발열 이미지를 획득하는 온도 분포 측정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 온도 분포 측정 장치(300)는 바이어스 신호 인가부(310), 스캔부(320), 검출부(330), 및 제어부(340)를 포함한다.
바이어스 신호 인가부(310)는 샘플로부터 반사되는 반사 신호의 반사율의 변화를 위해 샘플에 바이어스 신호를 인가한다.
스캔부(320)는 이미지의 시작과 끝을 알리는 제1 제어 신호 및 이미지의 행 또는 열의 시작과 끝을 알리는 제2 제어 신호를 기초로 샘플을 스캔한다.
검출부(330)는 반사 신호에서 샘플의 관심 영역으로부터 반사된 관심 신호를 검출한다. 검출부(330)는 핀홀을 이용하여 관심 심호를 검출할 수 있다.
제어부(340)는 관심 신호를 주파수 영역 신호로 변환하고, 주파수 영역 신호를 필터링한다. 또한, 제어부(340)는 필터링을 통해 주파수 영역 신호에서 직류 성분 및 바이어스 신호의 주파수 성분을 추출할 수 있다. 즉, 제어부(340)는 DC 성분 및 바이어스 신호의 주파수와 동일한 주파수 대역의 신호를 필터링할 수 있다. 제어부(340)는 필터링한 DC 성분 및 바이어스 신호의 주파수와 동일한 주파수 성분의 신호를 이용하여 샘플의 상대적인 반사율 변화량을 연산한다. 제어부(340)는 수학식 ΔRf/R0에 따라 상기 상대적인 반사율 변화량을 연산할 수 있다. 여기서, R0는 주파수 영역 신호에 포함된 직류 성분을 나타내고, ΔRf는 주파수 영역 신호에 포함된 바이어스 신호의 주파수 성분이다. 제어부(340)는 이미지의 픽셀값을 상대적인 반사율 변화량으로 결정하여 샘플의 발열 이미지를 획득한다.
샘플에 인가되는 바이어스 신호가 고주파 신호인 경우, 온도 분포 측정 장치(300)는 비공진 저속 갈바노 스캐너와 고속 디지타이저를 포함할 수 있다. 도 4를 참조하면서, 설명한다.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 바이어스 신호를 사용하는 경우, 주파수 영역의 신호를 프로세싱하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 바이어스 신호의 주기가 이미지의 단위 픽셀과 대응하는 시간을 나타내는 픽셀단위시간보다 짧은 경우, 고주파 바이어스 신호라 할 수 있다.
온도 분포 측정 장치의 광 검출기에서 출력된 신호는 픽셀단위시간당 한 주기 이상의 반사광 세기 변화 신호를 포함할 수 있다. 온도 분포 측정 장치는 디지타이저를 통해 반사광 세기 변화 신호를 복원할 수 있다. 복원된 신호는 고속 퓨리에 변환 후 필요한 주파수 성분값만 필터링될 수 있다. 온도 분포 측정 장치는 이미지의 긴 픽셀단위 시간을 쉽게 충족시킬 수 있는 비공진 저속 갈바노 스캐너와 빠른 반사광 세기 변화를 충분히 샘플링할 수 있는 고속 디지타이저를 포함할 수 있다.
온도 분포 측정 장치는 임의 주파수(f)의 바이어스 신호를 샘플에 인가하여 샘플의 관심 영역에서 반사 신호 또는 관심 신호의 주기적인 반사율 변화를 유도할 수 있다. 이 때, 바이어스 신호의 주파수는 이미지의 한 픽셀에 해당하는 시간동안 여러 개(예를 들어, 10개 이상)의 바이어스 신호가 인가될 수 있도록 높아야 한다.
온도 분포 측정 장치의 갈바노 스캐너는 이미지의 시작과 끝을 알리는 제어 신호와 이미지의 각 라인의 시작과 끝을 알리는 제어 신호에 기초하여 샘플의 관심 영역을 래스터 스캔(raster scan)할 수 있다.
온도 분포 측정 장치는 관심 영역으로부터 반사되는 관심 신호만 핀 홀을 통과시킬 수 있다. 온도 분포 측정 장치는 광 검출기를 통해 주기적으로 세기가 변하는 반사광 신호(관심 신호)를 검출한다.
도 4a에서, 온도 분포 측정 장치는 이미지의 픽셀단위 시간 동안 빠르게 변하는 광 검출기의 아날로그 출력 신호를 디지타이저를 통해 샘플링할 수 있다. 온도 분포 측정 장치는 픽셀단위 시간동안 인가된 바이어스 신호에 의해 주기적으로 변하는 반사광 신호를 디지털 신호로 복원할 수 있다.
도 4b에서 보듯이, 온도 분포 측정 장치는 고속 퓨리에 변환을 통해 퓨리에 도메인(주파수 영역)에서 DC 성분값과 바이어스 신호의 주파수(f) 성분값만 필터링할 수 있다. 온도 분포 측정 장치는 각 픽셀단위 시간마다 상대적인 반사율 변화량을 연산할 수 있다. 온도 분포 측정 장치는 연산된 상대적인 반사율 변화량을 이미지의 픽셀 값으로 반영할 수 있다. 온도 분포 측정 장치는 이미지 및 라인에 대한 제어 신호에 기초하여 각 픽셀 값을 2차원 배열함으로써 발열 분포 이미지를 획득할 수 있다.
온도 분포 측정 장치는 샘플의 온도가 증가함에 따라 상대적인 반사광 세기 변화량을 측정할 수 있다. 온도 분포 측정 장치는 측정된 변화량을 이용하여 열반사 계수 측정법을 통해 열반사 계수를 구할 수 있다. 온도 분포 측정 장치는 획득된 발열분포 이미지에 열반사 계수를 적용하여 샘플의 온도 분포 이미지를 획득할 수 있다.
다시 도 3으로 돌아와서, 저주파 바이어스 신호가 샘플에 인가되는 경우, 온도 분포 측정 장치는 공진 고속 갈바노 스캐너와 저속 디지타이저를 포함할 수 있다. 도 5a 내지 도 5c를 참조하면서, 설명한다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파 바이어스 신호를 사용하는 경우, 주파수 영역의 신호를 프로세싱하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 바이어스 신호의 주기가 이미지의 픽셀과 대응하는 시간을 나타내는 픽셀단위시간보다 길면 저주파 바이어스 신호라 할 수 있다.
도 4a 내지 도 4b에 도시된 방법에 저주파 바이어스 신호를 인가하는 경우, 샘플의 발열이미지를 획득할 수 있는 시간이 길어질 수 있다. 저주파 바이어스 신호가 인가되어야 할 샘플을 관찰하는 경우, 온도 분포 측정 장치는 이미지의 픽셀단위시간을 짧게 하여 고속 이미지 획득이 가능한 공진 고속 갈바노 스캐너를 포함할 수 있다. 또한, 온도 분포 측정 장치는 느린 반사광 세기 변화를 샘플링할 수 있는 저속 디지타이저를 포함할 수 있다.
도 5a에서, 온도 분포 측정 장치의 제어부는 광 검출기의 출력 신호를 이미지의 픽셀단위 시간마다 샘플링하여 연속적인 반사 이미지를 획득할 수 있다. 제어부는 모든 반사 이미지에 대해 동일 위치 픽셀값들을 나열하여 주기적으로 변하는 반사광 신호를 복원할 수 있다. 제어부는 고속 퓨리에 변환 후 필요한 주파수 성분값만 필터링할 수 있다. 이하, 온도 분포 측정 장치의 동작을 자세히 설명한다.
온도 분포 측정 장치의 바이어스 신호 인가부는 임의 주파수(f)의 바이어스 신호를 샘플에 인가할 수 있다. 온도 분포 측정 장치는 샘플의 관심 영역에서 주기적인 반사율 변화를 유도할 수 있다. 이 때, 바이어스 신호의 주파수는 하나의 이미지 획득 속도보다 낮아야 한다.
온도 분포 측정 장치의 바이어스 신호 인가부는 임의 주파수(f)의 바이어스 신호를 샘플에 인가할 수 있다. 온도 분포 측정 장치는 샘플의 관심 영역에서 주기적인 반사율 변화를 유도할 수 있다. 이 때, 바이어스 신호의 주파수는 하나의 이미지 획득 속도보다 낮아야 한다.
온도 분포 측정 장치의 갈바노 스캐너는 이미지의 시작과 끝을 알리는 제어 신호와 이미지의 각 라인의 시작과 끝을 알리는 제어 신호에 기초하여 샘플의 관심 영역을 래스터 스캔(raster scan)할 수 있다.
온도 분포 측정 장치는 관심 영역으로부터 반사되는 관심 신호만 핀 홀을 통과시킬 수 있다. 온도 분포 측정 장치는 광 검출기를 통해 주기적으로 세기가 변하는 반사광 신호(관심 신호)를 검출한다.
도 5a에서, 온도 분포 측정 장치는 이미지의 픽셀단위시간마다 광 검출기의 아날로그 출력 신호를 디지타이저를 통해 샘플링할 수 있다. 온도 분포 측정 장치는 임의 순간에 대한 반사광 세기 값을 복원할 수 있다. 온도 분포 측정 장치는 이미지 및 라인에 대한 제어 신호에 의해 각 픽셀에서 복원된 반사광 세기 값을 2차원 배열할 수 있다. 도 5b와 같이, 온도 분포 측정 장치는 상기 2차원 배열함으로써 하나의 반사 이미지를 획득할 수 있다. 온도 분포 측정 장치는 샘플링, 복원, 및 2차원 배열하는 과정을 반복함으로써 복수의 반사 이미지들을 획득할 수 있다.
도 5c에서, 연속적으로 획득된 반사 이미지들에서 동일한 위치에 있는 픽셀들의 값은 픽셀의 위치와 대응되는 샘플의 위치에서 주기적으로 변하는 반사광 신호를 이미지 획득 속도로 디지타이저를 통해 샘플링하여 복원한 값과 동일할 수 있다. 온도 분포 측정 장치는 동일한 위치에 있는 픽셀들의 값을 고속 퓨리에 변환할 수 있다. 온도 분포 측정 장치는 변환된 신호에서 DC성분값과 바이어스 신호의 주파수(f) 성분값만 필터링할 수 있다. 온도 분포 측정 장치는 동일한 위치에 있는 픽셀들의 대한 필터링된 값을 이용하여 샘플의 상대적인 반사율 변화량을 연산하고, 연산된 상대적인 반사율 변화량을 이미지의 해당 픽셀 값으로 반영한다. 온도분포 측정 장치는 이미지 및 라인에 대한 제어 신호에 기초하여 각 픽셀 값들을 2차원 배열함으로써 샘플의 발열 분포 이미지를 획득한다.
온도 분포 측정 장치는 샘플의 온도가 증가함에 따라 상대적인 반사광 세기 변화량을 측정할 수 있다. 온도 분포 측정 장치는 측정된 변화량을 이용하여 열반사 계수 측정법을 통해 열반사 계수를 구할 수 있다. 온도 분포 측정 장치는 획득된 발열분포 이미지에 열반사 계수를 적용하여 샘플의 온도 분포 이미지를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 온도 분포 측정 장치는 열반사 계수 측정법을 통해 상대적인 반사율 변화량을 이용하여 열반사 계수를 구할 수 있다. 또한, 온도 분포 측정 장치는 발열 이미지에 열반사 계수를 적용하여 샘플의 온도 분포 이미지를 획득할 수 있다. 여기서, 획득된 온도 분포 이미지는 샘플의 표면의 운도 분포 이미지일 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 분포 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 일 실시예에 따른 온도 분포 측정 방법은 온도 분포 측정 장치에 의해 수행될 수 있다.
온도 분포 측정 장치는 샘플에 인가된 바이어스 신호를 기초로 반사율이 변화하는 반사 신호를 수집한다(610).
온도 분포 측정 장치는 반사 신호에서 샘플의 관심 영역으로부터 반사된 관심 신호를 검출한다(620).
온도 분포 측정 장치는 관심 신호를 주파수 영역 신호로 변환한다(630).
온도 분포 측정 장치는 주파수 영역 신호를 필터링할 수 있다(640).
온도 분포 측정 장치는 필터링된 주파수 영역 신호에서 DC 성분 및 바이어스 신호의 주파수 성분을 추출할 수 있다(650). 온도 분포 측정 장치는 주파수 영역 신호를 필터링할 때, DC 성분(R0+ΔRDC) 및 바이어스 신호의 주파수 성분(ΔRf)를 추출할 수 있다.
온도 분포 측정 장치는 추출된 직류 성분 및 주파수 성분을 이용하여 샘플의 상대적인 반사율 변화량을 연산한다(660). 온도 분포 측정 장치는 상대적인 반사율 변화량을 수학식 ΔRf/(R0+ΔRDC)에 따라 연산할 수 있다. 여기서, ΔRDC는 DC에서의 반사율 변화량을 나타낸다.
또는, 온도 분포 측정 장치는 수학식 ΔRf/R0에 따라 상대적인 반사율 변화량을 연산할 수 있다. 여기서, R0는 바이어스 신호(151)가 샘플에 인가되지 않을 때의 샘플의 반사율을 나타내고, ΔRf는 상기 추출된 주파수 성분을 나타낸다. 수학식 3에서, 열 반사 계수가 매우 작은 경우, ΔR는 R에 비해 매우 작기 때문에, R은 R0와 거의 동일할 수 있다. 또한, DC 성분에 포함된 ΔRDC는 매우 작기 때문에 DC 성분값은 R0와 거의 동일할 수 있다. R0도 추출된 DC 성분이라 할 수 있다.
온도 분포 측정 장치는 상대적인 반사율 변화량을 기초로 샘플의 발열 이미지를 획득한다(670). 발열 이미지의 각 픽셀값은 샘플의 각 위치에서의 상대적인 반사율 변화량에 해당하고, 상대적인 반사율 변화량을 2차원 배열하면, 샘플의 발열 이미지가 획득될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 온도 분포 측정 장치는 이미지의 시작과 끝을 알리는 제1 제어 신호 및 상기 이미지의 행 또는 열의 시작과 끝을 알리는 제2 제어 신호를 기초로 상기 샘플의 상기 관심 영역을 스캔할 수 있다.
바이어스 신호의 주기가 상기 이미지의 단위 픽셀과 대응하는 시간을 나타내는 픽셀단위시간보다 짧은 경우, 온도 분포 측정 장치는 이미지의 각 픽셀에 대한 상기 상대적인 반사율 변화량을 상기 각 픽셀의 픽셀값으로 반영할 수 있다. 또한, 온도 분포 측정 장치는 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호를 기초로 픽셀값을 2차원 배열하여 상기 발열 이미지를 획득할 수 있다.
바이어스 신호의 주기가 상기 이미지의 픽셀과 대응하는 시간을 나타내는 픽셀단위시간보다 긴 경우, 온도 분포 측정 장치는 픽셀단위시간마다 관심 신호를 샘플링할 수 있다. 또한, 온도 분포 측정 장치는 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호에 기초하여, 상기 샘플링된 관심 신호와 대응하는 반사율을 2차원 배열할 수 있고, 복수의 반사 이미지를 획득할 수 있다. 온도 분포 측정 장치는 복수의 반사 이미지의 동일한 위치에 있는 픽셀에 해당하는 반사율을 기초로 상대적인 반사율 변화량을 연산할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 온도 분포 측정 장치는 열반사 계수 측정법을 통해 상대적인 반사율 변화량을 이용하여 열반사 계수를 구할 수 있다. 또한, 온도 분포 측정 장치는 발열 이미지에 열반사 계수를 적용하여 샘플의 온도 분포 이미지를 획득할 수 있다. 여기서, 획득된 온도 분포 이미지는 샘플의 표면의 운도 분포 이미지일 수 있다.
도 4 내지 도 5를 통해 기술된 사항들은 도 6에 적용될 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (20)

  1. 샘플에 인가된 바이어스 신호를 기초로 반사율이 변화하는 반사 신호를 수집하는 수집부;
    상기 반사 신호에서 상기 샘플의 관심 영역으로부터 반사된 관심 신호를 검출하는 검출부; 및
    상기 관심 신호를 주파수 영역 신호로 변환하고, 상기 주파수 영역 신호에 대한 필터링을 기초로 추출된 직류 성분 및 상기 바이어스 신호의 주파수 성분을 이용하여 상기 샘플의 상대적인 반사율 변화량을 연산하고, 상기 상대적인 반사율 변화량에 기초하여 상기 샘플의 발열 이미지를 획득하는 제어부
    를 포함하는 온도 분포 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검출부는, 적어도 하나의 핀홀을 포함하는, 온도 분포 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    수학식 ΔRf/R0에 따라 상기 상대적인 반사율 변화량을 연산하고,
    R0는 주파수 영역 신호에 포함된 직류 성분을 나타내고, ΔRf는 주파수 영역 신호에 포함된 바이어스 신호의 주파수 성분을 나타내는, 온도 분포 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수집부는,
    이미지의 시작과 끝을 알리는 제1 제어 신호 및 상기 이미지의 행 또는 열의 시작과 끝을 알리는 제2 제어 신호를 기초로 상기 샘플의 상기 관심 영역을 스캔하는, 온도 분포 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 바이어스 신호의 주기가 상기 이미지의 단위 픽셀과 대응하는 시간을 나타내는 픽셀단위시간보다 짧은 경우,
    상기 제어부는,
    상기 이미지의 각 픽셀에 대한 상기 상대적인 반사율 변화량을 상기 각 픽셀의 픽셀값으로 반영하고, 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호를 기초로 상기 픽셀값을 2차원 배열하여 상기 발열 이미지를 획득하는, 상기 온도 분포 측정 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 바이어스 신호의 주기가 상기 이미지의 픽셀과 대응하는 시간을 나타내는 픽셀단위시간보다 긴 경우,
    상기 제어부는,
    상기 픽셀단위시간마다 상기 관심 신호를 샘플링하고, 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호에 기초하여, 상기 샘플링된 관심 신호와 대응하는 반사율을 2차원 배열하여 복수의 반사 이미지를 획득하는, 온도 분포 측정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 반사 이미지의 동일한 위치에 있는 픽셀에 해당하는 상기 반사율을 기초로 상기 상대적인 반사율 변화량을 연산하는, 온도 분포 측정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 상대적인 반사율 변화량 및 열반사 계수 측정법에 기초하여 열반사 계수를 구하고, 상기 발열 이미지에 상기 열반사 계수를 적용하여 상기 샘플의 온도 분포 이미지를 획득하는, 온도 분포 측정 장치.
  9. 샘플로부터 반사되는 반사 신호의 반사율의 변화를 위해 상기 샘플에 바이어스 신호를 인가하는 바이어스 신호 인가부;
    이미지의 시작과 끝을 알리는 제1 제어 신호 및 상기 이미지의 행 또는 열의 시작과 끝을 알리는 제2 제어 신호를 기초로 상기 샘플을 스캔하는 스캔부;
    상기 반사 신호에서 상기 샘플의 관심 영역으로부터 반사된 관심 신호를 검출하는 검출부; 및
    상기 관심 신호를 주파수 영역 신호로 변환하고, 상기 주파수 영역 신호에 대한 필터링을 기초로 추출된 직류 성분 및 상기 바이어스 신호의 주파수 성분을 이용하여 상기 샘플의 상대적인 반사율 변화량을 연산하고, 상기 이미지의 픽셀값을 상기 상대적인 반사율 변화량으로 결정하여 상기 샘플의 발열 이미지를 획득하는 제어부
    를 포함하는 온도 분포 측정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    수학식 ΔRf/R0에 따라 상기 상대적인 반사율 변화량을 연산하고,
    R0는 주파수 영역 신호에 포함된 직류 성분을 나타내고, ΔRf는 주파수 영역 신호에 포함된 바이어스 신호의 주파수 성분을 나타내는, 온도 분포 측정 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 바이어스 신호의 주기가 상기 이미지의 단위 픽셀과 대응하는 시간을 나타내는 픽셀단위시간보다 짧은 경우, 상기 이미지의 각 픽셀에 대한 상기 상대적인 반사율 변화량을 상기 각 픽셀의 픽셀값으로 반영하고, 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호를 기초로 상기 픽셀값을 2차원 배열하여 상기 발열 이미지를 획득하는 온도 분포 측정 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 바이어스 신호는, 상기 바이어스 신호의 주기가 상기 이미지의 픽셀과 대응하는 시간을 나타내는 픽셀단위시간보다 긴 경우, 상기 픽셀단위시간마다 상기 관심 신호를 샘플링하고, 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호에 기초하여, 상기 샘플링된 관심 신호와 대응하는 반사율을 2차원 배열하여 복수의 반사 이미지를 획득하는, 상기 온도 분포 측정 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 반사 이미지의 동일한 위치에 있는 픽셀에 해당하는 상기 반사율을 기초로 상기 상대적인 반사율 변화량을 연산하는, 온도 분포 측정 장치., 온도 분포 측정 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 상대적인 반사율 변화량 및 열반사 계수 측정법에 기초하여 열반사 계수를 구하고, 상기 발열 이미지에 상기 열반사 계수를 적용하여 상기 샘플의 온도 분포 이미지를 획득하는, 온도 분포 측정 장치.
    온도 분포 측정 장치.
  15. 샘플에 인가된 바이어스 신호를 기초로 반사율이 변화하는 반사 신호를 수집하는 단계;
    상기 반사 신호에서 상기 샘플의 관심 영역으로부터 반사된 관심 신호를 검출하는 단계;
    상기 관심 신호를 주파수 영역 신호로 변환하고, 상기 주파수 영역 신호에 대한 필터링을 기초로 추출된 직류 성분 및 상기 바이어스 신호의 주파수 성분을 이용하여 상기 샘플의 상대적인 반사율 변화량을 연산하는 단계; 및
    상기 상대적인 반사율 변화량에 기초하여 상기 샘플의 발열 이미지를 획득하는 단계
    를 포함하는 온도 분포 측정 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 샘플의 상대적인 반사율 변화량을 연산하는 단계는,
    수학식 ΔRf/R0에 따라 상기 상대적인 반사율 변화량을 연산하고,
    R0는 주파수 영역 신호에 포함된 직류 성분을 나타내고, ΔRf는 주파수 영역 신호에 포함된 바이어스 신호의 주파수 성분을 나타내는, 온도 분포 측정 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    이미지의 시작과 끝을 알리는 제1 제어 신호 및 상기 이미지의 행 또는 열의 시작과 끝을 알리는 제2 제어 신호를 기초로 상기 샘플의 상기 관심 영역을 스캔하는 단계
    를 더 포함하는 온도 분포 측정 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 바이어스 신호의 주기가 상기 이미지의 단위 픽셀과 대응하는 시간을 나타내는 픽셀단위시간보다 짧은 경우,
    상기 발열 이미지를 획득하는 단계는,
    상기 이미지의 각 픽셀에 대한 상기 상대적인 반사율 변화량을 상기 각 픽셀의 픽셀값으로 반영하고, 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호를 기초로 상기 픽셀값을 2차원 배열하여 상기 발열 이미지를 획득하는 단계
    를 포함하는, 온도 분포 측정 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 바이어스 신호의 주기가 상기 이미지의 픽셀과 대응하는 시간을 나타내는 픽셀단위시간보다 긴 경우,
    상기 샘플의 상대적인 반사율 변화량을 연산하는 단계는,
    상기 픽셀단위시간마다 상기 관심 신호를 샘플링하고, 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호에 기초하여, 상기 샘플링된 관심 신호와 대응하는 반사율을 2차원 배열하여 복수의 반사 이미지를 획득하고, 상기 복수의 반사 이미지의 동일한 위치에 있는 픽셀에 해당하는 상기 반사율을 기초로 상기 상대적인 반사율 변화량을 연산하는 단계
    를 포함하는, 온도 분포 측정 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 상대적인 반사율 변화량 및 열반사 계수 측정법에 기초하여 열반사 계수를 구하고, 상기 발열 이미지에 상기 열반사 계수를 적용하여 상기 샘플의 온도 분포 이미지를 획득하는 단계
    를 더 포함하는, 온도 분포 측정 방법.
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