KR101727073B1 - 액체렌즈를 이용한 미세패턴의 단차 산출 시스템 및 방법 - Google Patents

액체렌즈를 이용한 미세패턴의 단차 산출 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 액체렌즈를 이용한 미세패턴의 단차 산출 시스템은, 외부에서 인가되는 전압에 따라 초점이 조절되는 액체렌즈; 상기 액체렌즈에 전압을 인가하여 상기 액체렌즈의 초점을 조절하는 초점조절부; 상기 초점 조절부에 의해 초점이 조절되는 액체렌즈를 통해 단차가 형성된 미세패턴을 촬상하여 상기 미세패턴의 영상 데이터들을 획득하는 촬상부; 및 상기 촬상부에 의해 획득된 영상 데이터들에서 상기 액체렌즈의 초점의 위치에 따른 콘트라스트 값들을 계산하여 상기 미세패턴의 단차를 산출하는 영상처리부;를 포함한다. 본 발명에 의하면, 미세한 크기의 패턴을 측정함에 있어서 액체렌즈를 이용하기 때문에, 나노 스케일과 같이 미세한 크기의 패턴에 형성되어 있는 단차를 고속으로 및 정밀도 높게 측정할 수 있다.

Description

액체렌즈를 이용한 미세패턴의 단차 산출 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING HEIGHT DIFFERENCE OF FINE PATTERN BY USING LIQUID LENS}
본 발명은 액체렌즈에 인가되는 전압에 따라 액체렌즈의 초점이 변화하는 현상을 이용한 미세패턴의 단차 산출 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부에서 인가되는 전압에 의해 초점이 조절되는 액체렌즈를 통해 미세패턴의 영상을 촬상하고, 그에 따라 획득되는 영상 데이터들을 분석하여 상기 미세패턴의 단차를 산출하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 들어 기술이 급속도로 발전함에 따라 나노 스케일의 광학패턴을 도광판에 적용하여 도광판의 광학적 성능을 크게 향상시키고 있으며, 또는 부품내장기판에 도체패턴을 형성하여 그 도체패턴을 전기적 접속을 위한 전극으로 사용하고 있다.
그러나 이러한 광학패턴 및 도체패턴은 그 크기가 매우 미세하여, 상기와 같은 미세패턴이 도광판이나 부품내장기판의 원하는 위치에 정확하게 형성되었는지 여부를 육안으로는 식별할 수 없다. 또한, 상기와 같은 미세패턴이 정확하게 형성되었는지 여부는 일반적으로 통용되는 광학적 성능 평가를 통해 확인할 수 있지만, 광학적 성능 평가를 수행하기 위한 장비는 대체로 수입에 의존하고 있는 실정이며, 그 비용 또한 매우 고가라는 점에서 문제가 있다.
이에 따라, 미세패턴 측정과 관련하여 측정값의 정확성을 보장함과 동시에 비용 절약적인 방안에 대한 요구가 지속적으로 있어 왔으며, 이러한 요구를 충족시키기 위하여 미세패턴을 측정함에 있어서 광학장치를 이용하는 새로운 방안을 모색할 필요가 있다.
종래의 광학장치에서 그 초점을 조절하는 방식에는 렌즈를 앞뒤로 움직이는 기계적 방식과, 렌즈의 곡률을 변경하는 곡률 변경 방식이 있다. 그 중 기계적 방식은 초점 조절의 속도가 곡률 변경 방식에 비해 느리고, 초점 조절을 위해 엑츄에이터나 모터와 같은 구성을 필요로 하기 때문에 장치의 체적 및 전력 소모가 클 수밖에 없다. 그에 반하여, 액체렌즈와 같이 곡률 변경 방식을 채용하고 있는 광학장치는 액체렌즈에 비교적 소량의 전압만을 인가하여도 정밀한 초점 조절이 가능하며, 게다가 고속으로 초점 조절이 가능하다는 점에서 기계적 방식의 광학장치에 비해 유리한 측면이 있다.
특허문헌 1(한국공개특허공보 제10-2015-0074641호)에는 렌즈부와 구동부로 나뉘어 동작하는 자동 초점 조절 장치가 개시되어 있다. 특허문헌 1에 의하면 촬상소자의 노출 시간에 따라 생성되는 영상 신호들 및 상기 영상 신호들의 합성 신호를 통해 초점렌즈의 위치를 최종적으로 결정하고 있지만, 이러한 기계적 초점 조절 방식은 앞서 언급한 바와 같이 곡률을 변경하는 방식에 비해 속도, 크기 및 비용면에서 불리한 측면이 있다.
한편, 특허문헌 2(한국공개특허공보 제10-2013-0019582호)에서는 2차원 이미지의 각 부분별 깊이 정보를 산출하여 3차원 이미지를 생성하는 데 있어서 액체렌즈를 이용하고 있다. 하지만, 특허문헌 2에 개시된 액체렌즈는 오브젝트에 조사되는 패턴 빔의 확산 정도를 단순히 조절(즉, 확산 정도를 크게 하거나 작게 함)하기 위해 사용되고 있을 뿐, 액체렌즈의 초점 조절을 통해 획득되는 영상 데이터를 통해 미세패턴의 단차를 산출하는 것까지는 개시하지 못하고 있다.
한국공개특허공보 제2015-0074641호(공개일: 2015.07.02) 한국공개특허공보 제2013-0019582호(공개일: 2013.02.27)
본 발명은 나노 스케일과 같이 미세한 크기를 갖는 패턴의 단차를 고속으로 및 정밀도 높게 산출할 수 있는 시스템 및 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 미세패턴의 단차를 산출함에 있어서 불필요한 전압을 인가하지 않도록 하여 전력 소모 및 단차 산출에 소요되는 시간을 최소화할 수 있는 시스템 및 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 액체렌즈를 이용한 미세패턴의 단차 산출 시스템은, 외부에서 인가되는 전압에 따라 초점이 조절되는 액체렌즈; 상기 액체렌즈에 전압을 인가하여 상기 액체렌즈의 초점을 조절하는 초점조절부; 상기 초점 조절부에 의해 초점이 조절되는 액체렌즈를 통해 단차가 형성된 미세패턴을 촬상하여 상기 미세패턴의 영상 데이터들을 획득하는 촬상부; 및 상기 촬상부에 의해 획득된 영상 데이터들에서 상기 액체렌즈의 초점의 위치에 따른 콘트라스트 값들을 계산하여 상기 미세패턴의 단차를 산출하는 영상처리부;를 포함한다.
이 때, 상기 영상처리부는 상기 계산된 콘트라스트 값들 중 가장 큰 2개의 콘트라스트 값들을 획득하고, 상기 획득한 2개의 콘트라스트 값들에 대응하는 초점의 위치 사이의 차를 이용하여 상기 미세패턴의 단차를 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 영상처리부는 상기 초점의 위치 범위를 기 설정해 놓고, 상기 초점조절부가 상기 기 설정해 놓은 초점의 위치 범위에서 상기 액체렌즈의 초점을 조절하도록 상기 초점조절부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 영상처리부는 상기 기 설정해 놓은 초점의 위치 범위에서 계산되는 콘트라스트 값들 중 가장 큰 2개의 콘트라스트 값들을 획득하고, 상기 획득한 2개의 콘트라스트 값들에 대응하는 초점의 위치 사이의 차를 이용하여 상기 미세패턴의 단차를 산출하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 영상처리부는 상기 초점의 위치 사이의 차 및 상기 미세패턴의 단차가 서로 대응하여 기록된 룩업 테이블을 포함하고, 상기 룩업 테이블을 통해 상기 초점의 위치 사이의 차에 대응하는 상기 미세패턴의 단차를 산출하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 액체렌즈를 이용한 미세패턴의 단차 산출 방법은, 초점 조절부가 액체렌즈에 전압을 인가하여 상기 액체렌즈의 초점을 조절하는 단계; 촬상부가 상기 초점 조절부에 의해 초점이 조절되는 액체렌즈를 통해 단차가 형성된 미세패턴을 촬상하여 상기 미세패턴의 영상 데이터들을 획득하는 단계; 및 영상처리부가 상기 촬상부에 의해 획득된 영상 데이터들에서 상기 액체렌즈의 초점의 위치에 따른 콘트라스트 값들을 계산하여 상기 미세패턴의 단차를 산출하는 단계;를 포함한다.
이 때, 상기 영상처리부는 상기 계산된 콘트라스트 값들 중 가장 큰 2개의 콘트라스트 값들을 획득하고, 상기 획득한 2개의 콘트라스트 값들에 대응하는 초점의 위치 사이의 차를 이용하여 상기 미세패턴의 단차를 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 영상처리부는 상기 초점의 위치 범위를 기 설정해 놓고, 상기 초점조절부가 상기 기 설정해 놓은 초점의 위치 범위에서 상기 액체렌즈의 초점을 조절하도록 상기 초점조절부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 영상처리부는 상기 기 설정해 놓은 초점의 위치 범위에서 계산되는 콘트라스트 값들 중 가장 큰 2개의 콘트라스트 값들을 획득하고, 상기 획득한 2개의 콘트라스트 값들에 대응하는 초점의 위치 사이의 차를 이용하여 상기 미세패턴의 단차를 산출하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 영상처리부는 상기 초점의 위치 사이의 차 및 상기 미세패턴의 단차가 서로 대응하여 기록된 룩업 테이블을 포함하고, 상기 룩업 테이블을 통해 상기 초점의 위치 사이의 차에 대응하는 상기 미세패턴의 단차를 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 미세한 크기의 패턴을 측정함에 있어서 액체렌즈를 이용하기 때문에, 나노 스케일과 같이 미세한 크기의 패턴에 형성되어 있는 단차를 고속으로 및 정밀도 높게 산출할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 액체렌즈의 초점의 위치 범위를 미리 설정해 놓음으로써, 미세패턴의 단차를 산출함에 있어서 불필요한 전압을 인가하지 않아도 되기 때문에, 전력 소모 및 단차 산출에 소요되는 시간을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체렌즈를 이용한 미세패턴의 단차 산출 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 영상처리부에서 계산하는 초점의 위치에 따른 콘트라스트 값들을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체렌즈를 이용한 미세패턴의 단차 산출 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 액체렌즈를 이용한 미세패턴의 단차 산출 시스템 및 방법에 대해 상세하게 설명한다. 첨부한 도면들은 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것으로서, 본 발명은 첨부한 도면들만으로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 기술적 사상을 변화시키지 않는 범위 내에서 다른 형태로 구체화될 수 있다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체렌즈를 이용한 미세패턴의 단차 산출 시스템을 나타낸 도면이다.
본 발명에서 미세패턴(1)은 나노 스케일과 같이 미세한 크기의 단차를 가지고 특정 형상으로 패터닝되어 있는 것을 의미하며, 본 발명은 이와 같은 미세패턴(1)의 단차를 고속으로, 정밀도 높게 산출할 수 있는 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해 본 발명에 따른 미세패턴(1)의 단차 산출 시스템은 액체렌즈(10), 초점조절부(20), 촬상부(30) 및 영상처리부(40)를 포함하여 구성될 수 있다.
우선, 도 1의 액체렌즈(10)는 일반적으로 통용되고 있는 액체렌즈 중 하나를 대표적으로 도시한 것이다. 액체렌즈(10)는 이에 전압이 인가되면 액체의 표면장력에 변화가 일어나면서 렌즈의 초점이 상하로 조절되게 된다.
이하에서는, 도 1에 도시한 액체렌즈(10)를 참조하여 액체렌즈(10)에서 초점이 조절되는 원리를 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 1의 액체렌즈(10)는 원기둥 또는 사각기둥 형태를 갖는 액체렌즈(10)의 단면도를 나타낸 것으로서, 그 상부와 하부에는 각각 제 1 윈도우(11) 및 제 2 윈도우(12)가 구비되어 있다.
윈도우들(11, 12) 사이의 공간에는 상기 윈도우들(11, 12)과 각각 인접하는 부분에 제 1 전극(13) 및 제 2 전극(14)이 구비되어 있으며, 상기 제 1 전극(13)과 제 2 전극(14)에는 도선이 연결되어 액체렌즈(10)에 외부 전압이 인가된다.
또한, 액체렌즈(10)에는 전극(13, 14)과 유체가 접촉되는 것을 최소화할 수 있도록, 전극(13, 14) 표면의 전 영역에 걸쳐 또는 일부 영역에 걸쳐 절연체(15)가 구비된다.
그리고 액체렌즈(10)에는 오일 및 물과 같이 굴절률이 다르고 서로 혼합되지 않는 두 종류의 유체가 수용되며, 이에 따라 상기 오일과 물 사이에는 메니스커스(meniscus)(16)가 형성된다.
액체렌즈(10)에 전압이 인가되면 일렉트로웨팅(electrowetting) 현상에 의해 오일 및 물의 습윤성(wettability)이 변화하고, 그에 따라 메니스커스(16)의 곡률도 변화하게 된다.
예를 들어, 액체렌즈(10)에 인가되는 양(+)의 전압을 점점 크게 하면, 도 1에서 아래로 볼록한 메니스커스(16)의 곡률이 더 커지게 되고, 액체렌즈(10)에 인가되는 양의 전압을 0에 가깝도록 감소시키면, 도 1에서 아래로 볼롤한 메니스커스(16)의 곡률도 점점 작아져 전체적으로 플랫(flat)한 형상이 된다. 한편, 액체렌즈(10)에 음(-)의 전압을 점점 크게 하면 메니스커스(16)의 형상이 위로 볼록해지면서 그 곡률도 점점 커지게 된다.
이와 같이, 메니스커스(16)의 곡률 변화에 따라 액체렌즈(10)의 초점은 변화하게 되며, 보다 구체적으로는 액체렌즈(10)의 초점이 상하로 변화하게 된다.
이러한 액체렌즈(10)의 특성을 이용하여 미세패턴(1)의 단차를 산출하는 경우에는, 비교적 소량의 전압만을 인가하여도 액체렌즈(10)의 초점 조절이 가능하고, 그 초점 조절의 신속성 및 정확성이 보장될 수 있으며, 엑츄에이터나 모터 등의 구성이 필요 없어 렌즈의 크기를 작게 할 수 있기 때문에, 기계적으로 렌즈의 초점을 조절하는 방식에 비해 유리할 수 있다.
초점조절부(20)는 액체렌즈(10)와 연결(보다 정확하게는, 액체렌즈(10)의 전극(13, 14)에 연결)되어 있으며, 액체렌즈(10)에 전압을 인가하는 역할을 한다. 초점조절부(20)에 의해 전압이 인가되면, 메니스커스(16)의 곡률이 변화하여 액체렌즈(10)의 초점이 조절될 수 있다.
초점조절부(20)는 후술하는 영상처리부(40)와 연결될 수 있으며, 영상처리부(40)에서 전송하는 제어신호에 따라 액체렌즈(10)에 인가되는 전압의 극성 또는 크기가 제어될 수 있다.
촬상부(30)는 초점조절부(20)에 의해 다양하게 초점이 조절되는 액체렌즈(10)를 통해 단차가 형성된 미세패턴(1)을 복수회 촬상하고, 그에 따라 미세패턴(1)의 영상 데이터들을 획득한다.
촬상부(30)는 상기와 같은 액체렌즈(10)가 일체 구비되어 있는 CCD 또는 CMOS 카메라일 수 있으며, 획득한 미세패턴(1)의 영상 데이터들을 저장하기 위한 메모리가 구비될 수 있다. 촬상부(30)는 상기 획득한 미세패턴(1)의 영상 데이터들을 영상처리부(40)에 전송할 수 있다.
영상처리부(40)는 촬상부(30)에 의해 획득된 영상 데이터들을 수신하며, 상기 영상 데이터들에서 초점 평가값들 즉, 초점의 위치에 따른 콘트라스트 값들을 계산한다.
도 2는 영상처리부(40)에서 계산하는 초점의 위치에 따른 콘트라스트 값들을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 영상처리부(40)에서는 촬상부(30)로부터 수신하는 영상 데이터들 각각에 대하여 초점의 위치에 따른 콘트라스트 값들을 계산하며, 영상처리부(40)는 상기 계산한 초점의 위치에 따른 콘트라스트 값들을 이용하여 미세패턴(1)의 단차를 산출해낸다.
구체적으로, 영상처리부(40)는 액체렌즈(10)의 초점의 위치에 따른 콘트라스트 값들 중 가장 큰 2개의 콘트라스트 값들을 획득하며, 이와 같이 획득한 2개의 콘트라스트 값들에 대응하는 초점의 위치가 최적 초점의 위치에 해당한다.
미세패턴(1)의 단차는 상기 최적 초점의 위치 사이의 차(도 2에 나타낸 "A")에 해당하거나 그와 일정한 관계를 갖는다.
따라서, 영상처리부(40)는 최적 초점의 위치 사이의 차 및 미세패턴(1)의 단차가 서로 대응하여 기록된 룩업 테이블을 미리 구비하여 놓고(예를 들어, 영상처리부(40) 내 저장부에 저장하여 둘 수 있다), 상기 룩업 테이블을 통해 상기 최적 초점의 위치 사이의 차에 대응하는 상기 미세패턴(1)의 단차를 산출할 수 있다.
그리고 영상처리부(40)는 예를 들어, 도 2의 "B"와 같이 초점의 위치 범위를 기 설정해 놓을 수 있으며, 이에 따라 초점조절부(20)가 상기 기 설정해 놓은 초점의 위치 범위에서만 액체렌즈(10)의 초점을 조절하도록 상기 초점조절부(20)를 제어할 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 초점조절부(20)가 액체렌즈(10)로 인가하는 전압에 따라 메니스커스(16)의 곡률은 변화되며, 이 때 메니스커스(16)의 형태는 아래로 볼록하거나 위로 볼록한 형태일 수 있는데, 초점조절부(20)가 액체렌즈(10)의 초점을 조절함에 있어서는 액체렌즈(10)로 인가하는 전압을 가능한 한 적게 하는 것이 전력 소모나 단차 산출에 소요되는 시간 측면에서 유리하다.
따라서, 영상처리부(40)는 초점의 위치 범위를 예를 들어, 메니스커스(16)가 아래로 볼록한 형태일 경우로만 한정하여 상기 최적 초점의 위치를 산출할 수 있으며, 이를 위해 영상처리부(40)는 초점조절부(20)가 액체렌즈(10)로 인가하는 전압의 극성이나 크기를 제어하는 제어신호를 상기 초점조절부(20)에 전송할 수 있다.
이 경우, 영상처리부(40)는 상기 기 설정해 놓은 초점의 위치 범위에서 촬상되는 영상 데이터들을 촬상부(30)로부터 수신하고, 상기 영상 데이터들에서 계산되는 콘트라스트 값들 중 가장 큰 2개의 콘트라스트 값들을 획득하며, 상기 획득한 2개의 콘트라스트 값들에 대응하는 초점의 위치 사이의 차를 이용하여 미세패턴의 단차를 산출할 수 있다. 그리고 상기 미세패턴의 단차를 산출함에 있어서는 앞서 언급한 룩업 테이블을 이용할 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체렌즈를 이용한 미세패턴의 단차 산출 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명에 따른 미세패턴의 단차 산출 방법은 액체렌즈(10)를 이용하여 미세패턴(1)의 단차를 빠르고 정확하게 측정하는 방법을 제공하기 위한 것으로서, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하되, 앞서 언급한 미세패턴의 단차 산출 시스템에 대한 설명 중 중복되는 사항에 대해서는 그 설명을 간략히 하거나 생략할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액체렌즈를 이용한 미세패턴의 단차 산출 방법은, 우선, 초점조절부(20)가 액체렌즈(10)에 전압을 인가하여 상기 액체렌즈(10)의 초점을 조절한다(S10). 이 때, 액체렌즈(10)에 인가되는 전압의 극성이나 크기에 따라 액체렌즈(10)의 초점은 다양하게 조절되며, 예를 들어 상기 액체렌즈(10)의 초점은 상하로 조절될 수 있다.
다음으로, 촬상부(30)가 상기 초점조절부(20)에 의해 초점이 조절되는 액체렌즈(10)를 통해 단차가 형성된 미세패턴(1)을 촬상하여 상기 미세패턴(1)의 영상 데이터들을 획득한다(S20). 촬상부(30)는 액체렌즈(10)가 일체 구비되어 있는 CCD 또는 CMOS 카메라일 수 있으며, 단차가 형성된 미세패턴(1)을 복수회 촬상하여 상기 미세패턴(1)의 영상 데이터들을 획득한다.
다음으로, 영상처리부(40)가 상기 촬상부(30)에 의해 획득된 영상 데이터들에서 상기 액체렌즈(10)의 초점의 위치에 따른 콘트라스트 값들을 계산한다(S30). 도 2는 영상처리부(40)가 계산한 초점의 위치에 따른 콘트라스트 값들을 예시적으로 나타낸 도면이다.
다음으로, 상기 영상처리부(40)가 상기 계산된 콘트라스트 값들 중 가장 큰 2개의 콘트라스트 값들을 획득한다(S40).
다음으로, 상기 영상처리부(40)가 상기 획득한 2개의 콘트라스트 값들에 대응하는 초점의 위치 사이의 차를 이용하여 상기 미세패턴의 단차를 산출한다(S50).
미세패턴(1)의 단차는 상기 2개의 콘트라스트 값들에 대응하는 초점의 위치 사이의 차(본 발명에서 정의하는 '최적 초점의 위치 사이의 차'에 해당하며, 예를 들어 도 2의 "A")에 해당하거나 그와 일정한 관계를 갖는다.
따라서, 영상처리부(40)는 최적 초점의 위치 사이의 차 및 미세패턴(1)의 단차가 서로 대응하여 기록된 룩업 테이블을 미리 구비하여 놓고(예를 들어, 영상처리부(40) 내 저장부에 저장하여 둘 수 있다), 상기 룩업 테이블을 통해 상기 최적 초점의 위치 사이의 차에 대응하는 상기 미세패턴(1)의 단차를 산출할 수 있다.
그리고 영상처리부(40)는 예를 들어, 도 2의 "B"와 같이 초점의 위치 범위를 기 설정해 놓을 수 있으며, 이에 따라 초점조절부(20)가 상기 기 설정해 놓은 초점의 위치 범위에서만 액체렌즈(10)의 초점을 조절하도록 상기 초점조절부(20)를 제어할 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 초점조절부(20)에 의해 액체렌즈(10)로 인가되는 전압에 따라 메니스커스(16)의 곡률은 변화되며, 메니스커스(16)는 아래로 볼록한 형태이거나 위로 볼록한 형태일 수 있는데, 초점조절부(20)가 액체렌즈(10)의 초점을 조절함에 있어서 액체렌즈(10)에 인가하는 전압을 가능한 한 적게 하는 것이 전력 소모나 단차 산출에 소요되는 시간 측면에서 유리하다.
따라서, 영상처리부(40)는 초점의 위치 범위를 예를 들어, 메니스커스(16)가 아래로 볼록한 형태일 경우로만 한정하여 상기 최적 초점의 위치를 산출할 수 있으며, 이를 위해 영상처리부(40)는 초점조절부(20)가 액체렌즈(10)로 인가하는 전압의 극성이나 크기를 제어하는 제어신호를 상기 초점조절부(20)에 전송할 수 있다.
이 경우, 영상처리부(40)는 상기 기 설정해 놓은 초점의 위치 범위에서 촬상되는 영상 데이터들을 촬상부(30)로부터 수신하고, 상기 영상 데이터들에서 계산되는 콘트라스트 값들 중 가장 큰 2개의 콘트라스트 값들을 획득하며, 상기 획득한 2개의 콘트라스트 값들에 대응하는 초점의 위치 사이의 차를 이용하여 미세패턴의 단차를 산출할 수 있다. 그리고 상기 미세패턴의 단차를 산출함에 있어서는 앞서 언급한 룩업 테이블을 이용할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면, 미세한 크기의 패턴을 측정함에 있어서 액체렌즈를 이용하기 때문에, 나노 스케일과 같이 미세한 크기의 패턴에 형성되어 있는 단차를 고속으로 정밀도 높게 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 액체렌즈의 초점의 위치 범위를 미리 설정해 놓음으로써, 미세패턴의 단차를 산출함에 있어서 불필요한 전압을 인가하지 않아도 되기 때문에, 전력 소모 및 단차 산출에 소요되는 시간을 최소화할 수 있다.
1: 미세패턴
10: 액체렌즈
11: 제 1 윈도우
12: 제 2 윈도우
13: 제 1 전극
14: 제 2 전극
15: 절연체
16: 메니스커스
20: 초점조절부
30: 촬상부
40: 영상처리부

Claims (10)

  1. 외부에서 인가되는 전압에 따라 초점이 조절되는 액체렌즈;
    상기 액체렌즈에 전압을 인가하여 상기 액체렌즈의 초점을 조절하는 초점조절부;
    상기 초점 조절부에 의해 초점이 조절되는 액체렌즈를 통해 단차가 형성된 미세패턴을 복수회 촬상하여 상기 미세패턴의 영상 데이터들을 획득하는 촬상부; 및
    상기 촬상부에 의해 획득된 영상 데이터들에서 상기 액체렌즈의 초점의 위치에 따른 콘트라스트 값들을 계산하고, 상기 계산된 콘트라스트 값들 중 가장 큰 2개의 콘트라스트 값들을 획득하며, 상기 획득한 2개의 콘트라스트 값들에 대응하는 초점의 위치 사이의 차 및 상기 미세패턴의 단차가 서로 대응하여 기록된 룩업 테이블을 통해, 상기 초점의 위치 사이의 차에 대응하는 상기 미세패턴의 단차를 산출하는 영상처리부;를 포함하는, 액체렌즈를 이용한 미세패턴의 단차 산출 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상처리부는 상기 초점의 위치 범위를 기 설정해 놓고, 상기 초점조절부가 상기 기 설정해 놓은 초점의 위치 범위에서 상기 액체렌즈의 초점을 조절하도록 상기 초점조절부를 제어하는 것을 특징으로 하는, 액체렌즈를 이용한 미세패턴의 단차 산출 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 초점 조절부가 액체렌즈에 전압을 인가하여 상기 액체렌즈의 초점을 조절하는 단계;
    촬상부가 상기 초점 조절부에 의해 초점이 조절되는 액체렌즈를 통해 단차가 형성된 미세패턴을 복수회 촬상하여 상기 미세패턴의 영상 데이터들을 획득하는 단계; 및
    영상처리부가 상기 촬상부에 의해 획득된 영상 데이터들에서 상기 액체렌즈의 초점의 위치에 따른 콘트라스트 값들을 계산하는 단계;
    상기 영상처리부가 상기 계산된 콘트라스트 값들 중 가장 큰 2개의 콘트라스트 값들을 획득하는 단계; 및
    상기 영상처리부가 상기 획득한 2개의 콘트라스트 값들에 대응하는 초점의 위치 사이의 차 및 상기 미세패턴의 단차가 서로 대응하여 기록된 룩업 테이블을 통해, 상기 초점의 위치 사이의 차에 대응하는 상기 미세패턴의 단차를 산출하는 단계;를 포함하는, 액체렌즈를 이용한 미세패턴의 단차 산출 방법.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 영상처리부는 상기 초점의 위치 범위를 기 설정해 놓고, 상기 초점조절부가 상기 기 설정해 놓은 초점의 위치 범위에서 상기 액체렌즈의 초점을 조절하도록 상기 초점조절부를 제어하는 것을 특징으로 하는, 액체렌즈를 이용한 미세패턴의 단차 산출 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
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