KR102039426B1 - Air Floating Thin Film Thickness Measuring Apparatus - Google Patents

Air Floating Thin Film Thickness Measuring Apparatus Download PDF

Info

Publication number
KR102039426B1
KR102039426B1 KR1020180072089A KR20180072089A KR102039426B1 KR 102039426 B1 KR102039426 B1 KR 102039426B1 KR 1020180072089 A KR1020180072089 A KR 1020180072089A KR 20180072089 A KR20180072089 A KR 20180072089A KR 102039426 B1 KR102039426 B1 KR 102039426B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical fiber
thin film
airborne
air
fiber bundle
Prior art date
Application number
KR1020180072089A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
진종한
박정재
Original Assignee
한국표준과학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국표준과학연구원 filed Critical 한국표준과학연구원
Priority to KR1020180072089A priority Critical patent/KR102039426B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102039426B1 publication Critical patent/KR102039426B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
    • G01B11/0625—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating with measurement of absorption or reflection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G01B9/0209—Low-coherence interferometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0218—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using optical fibers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J3/26—Generating the spectrum; Monochromators using multiple reflection, e.g. Fabry-Perot interferometer, variable interference filters

Abstract

According to one embodiment of the present invention, a device for measuring a thickness of an air floating thin film comprises: a broadband light source for outputting broadband light; an optical fiber bundle including a second optical fiber which irradiates an output light of the broadband light source to a sample on which a thin film is formed through a first optical fiber, and collects and transmits multiple reflected light from the thin film; a spectrum detection part for detecting the reflected light transmitted through the second optical fiber according to a wavelength; an air floating reflection probe for supporting one end of the optical fiber bundle so as to irradiate the incident light to the thin film and air floating from the thin film; and an air pump providing pressurized air to the air floating reflection probe. Therefore, the present invention is capable of performing measurement at high speeds even in a contaminated environment such as a deposition process.

Description

공기 부상 박막 두께 측정 장치{Air Floating Thin Film Thickness Measuring Apparatus}Air Floating Thin Film Thickness Measuring Apparatus

본 발명은 박막 두께를 측정하기 위한 광학 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 공기 부상된 반사 프로브 및 광대역 광원을 이용한 분광 반사계(spectroscopic reflectometry) 광학 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an optical device for measuring thin film thickness, and more particularly to a spectroscopic reflectometry optical device using an airborne reflective probe and a broadband light source.

1 μm 이하의 박막의 두께를 측정하기 위한 광학 기술에는, 백색광 간섭계 및 분광 반사계 (spectroscopic reflectometry), 타원계 (ellipsometry)등이 있다. 분광 반사계는 박막의 두께에 따라 반사율이 변하는 현상을 이용한 측정 기술이다. 분광기를 이용하여 파장별로 반사율을 획득한 뒤, 이를 분석하여 박막의 두께가 계산된다. Optical techniques for measuring the thickness of thin films of 1 μm or less include a white light interferometer, spectroscopic reflectometry, ellipsometry, and the like. Spectroscopic reflectometer is a measurement technique using the phenomenon that the reflectance changes according to the thickness of the thin film. After obtaining a reflectance for each wavelength using a spectrometer, the thickness of the thin film is calculated by analyzing the reflectance.

본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 차세대 디스플레이인 OLED, AMOLED, 지능형 반도체의 공정에서 널리 사용되는 샘플의 박막 두께를 증착 공정과 같은 오염된 환경에서도 고속으로 측정할 수 있는 광학 장치를 제공하는 것이다.One technical problem to be solved by the present invention is to provide an optical device capable of measuring a thin film thickness of a sample widely used in a process of next-generation display OLED, AMOLED, intelligent semiconductor even in a contaminated environment such as a deposition process. .

본 발명의 일 실시예에 따른 공기 부상 두께 측정 장치는, 광대역 광을 출력하는 광대역 광원; 상기 광대역 광원의 출력광을 제1 광섬유를 통하여 박막이 형성된 샘플에 조사하고 상기 박막에서 다중 반사된 반사광을 수집하여 전달하는 제2 광섬유를 포함하는 광섬유 번들; 상기 제2 광섬유를 통하여 전달된 반사광을 파장에 따라 검출하는 분광 검출부; 상기 입사광이 상기 박막에 조사하도록 상기 광섬유 번들의 일단을 지지하고 상기 박막으로부터 공기 부상시키는 공기 부상 반사 프로브; 및 상기 공기 부상 반사 프로브에 가압 공기를 제공하는 공기 펌프를 포함한다.Air floating thickness measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, a broadband light source for outputting broadband light; An optical fiber bundle including a second optical fiber that irradiates output light of the broadband light source to a sample on which a thin film is formed through a first optical fiber, and collects and transmits reflected light reflected by the thin film; A spectroscopic detector detecting the reflected light transmitted through the second optical fiber according to a wavelength; An airborne reflective probe which supports one end of the optical fiber bundle so that the incident light is irradiated onto the thin film and floats air from the thin film; And an air pump providing pressurized air to the airborne reflective probe.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 공기 부상 반사 프로브는, 공기 부상 몸체부; 및 광섬유 번들 고정부를 포함할 수 있다. 상기 공기 부상 몸체부는 그 중심에 제1 관통홀을 포함하고 상기 공기 펌프로부터 제공되는 가압 공기를 제공받아 상기 박막 방향으로 분사하도록 상기 제1 관통홀 주위의 하부면에 배치된 복수의 노즐들을 포함할 수 있다. 상기 광섬유 번들 고정부는 그 중심에 형성된 제2 관통홀을 포함하고 상기 공기 부상 몸체부의 상부면과 결합하여 상기 광섬유 번들의 일단을 상기 제2 관통홀에 고정할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the airborne reflection probe, airborne body portion; And an optical fiber bundle fixture. The air floating body includes a plurality of nozzles including a first through hole at a center thereof and disposed at a lower surface around the first through hole to receive pressurized air provided from the air pump and to spray the film in the direction of the thin film. Can be. The optical fiber bundle fixing part may include a second through hole formed at a center thereof and may be coupled to an upper surface of the air floating body to fix one end of the optical fiber bundle to the second through hole.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 공기 부상 몸체부의 단면은 사각형인 토로이달 형상이고, 상기 광섬유 번들 고정부는 절두 원뿔 형상이고, 상기 공기 부상 몸체부는 그 내부에 토로이달 형태의 공기 버퍼 공간을 구비하고, 상기 노즐들은 상기 공기 부상 몸체부의 하부면에서 일정한 반경을 가지는 원주 상에 일정한 간격으로 배치되고, 상기 노즐들 각각은 상기 공기 버퍼 공간에 연결될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the cross section of the air floating body portion is a rectangular toroidal shape, the optical fiber bundle fixing portion is a truncated cone shape, the air floating body portion has a toroidal air buffer space therein The nozzles may be arranged at regular intervals on a circumference having a constant radius from the bottom surface of the air floating body, and each of the nozzles may be connected to the air buffer space.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 광섬유에 연결되어 상기 반사광을 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트로 분기하는 광섬유 방향성 커플러; 및 상기 광섬유 방향성 커플러의 제1 출력 포트에 연결되는 광검출부를 더 포함할 수 있다. 상기 광섬유 방향성 커플러의 제2 출력 포트는 상기 분광 검출부에 연결될 수 있다.In one embodiment of the present invention, an optical fiber directional coupler coupled to the second optical fiber for splitting the reflected light to a first output port and a second output port; And a photodetector connected to the first output port of the optical fiber directional coupler. The second output port of the optical fiber directional coupler may be connected to the spectroscopic detector.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 광섬유는 하나이고, 상기 제1 광섬유는 복수 개이고, 상기 제1 광섬유는 상기 제2 광섬유를 둘러싸도록 배열될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the second optical fiber is one, the first optical fiber is a plurality, the first optical fiber may be arranged to surround the second optical fiber.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 광섬유는 복수 개이고, 상기 제1 광섬유는 하나이고, 상기 제2 광섬유는 상기 제1 광섬유를 둘러싸도록 배열될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the second optical fiber is a plurality, the first optical fiber is one, the second optical fiber may be arranged to surround the first optical fiber.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 광섬유를 구성하는 광섬유들 각각에 연결되어 상기 반사광을 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트로 분기하는 광섬유 방향성 커플러; 및 상기 광섬유 방향성 커플러의 제1 출력 포트에 연결되는 광검출부를 더 포함할 수 있다. 상기 광섬유 방향성 커플러의 제2 출력 포트는 상기 분광 검출부에 연결될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the optical fiber directional coupler is connected to each of the optical fibers constituting the second optical fiber for splitting the reflected light to the first output port and the second output port; And a photodetector connected to the first output port of the optical fiber directional coupler. The second output port of the optical fiber directional coupler may be connected to the spectroscopic detector.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광검출부는 2차원 광검출기일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the photodetector may be a two-dimensional photodetector.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 공기 펌프의 압력을 제어하여 상기 박막과 상기 공기 부상 반사 프로브의 하부면 사이의 부상 높이를 제어하는 제어부; 를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, by controlling the pressure of the air pump control unit for controlling the lift height between the thin film and the lower surface of the air floating reflection probe; It may further include.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 박막과 상기 공기 부상 반사 프로브의 하부면 사이의 부상 높이에 따른 상기 광검출부의 출력 신호를 처리하고, 상기 제어부는 최적 부상 높이를 유지하도록 상기 공기 펌프의 압력을 제어하고, 상기 제어부는 상기 광검출부가 상기 반사광에 의하여 포화된 경우 포화되지 않도록 상기 광대역 광원의 출력광의 세기를 제어할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the control unit processes the output signal of the light detection unit according to the height of the lift between the thin film and the lower surface of the airborne reflective probe, the control unit is the air to maintain the optimum height of the float The pressure of the pump may be controlled, and the controller may control the intensity of output light of the broadband light source so as not to saturate when the light detector is saturated by the reflected light.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 공기 부상 반사 프로브는 상기 공기 부상 몸체부와 상기 광섬유 번들 고정부 사이에 배치되고 상기 공기 부상 몸체부와 상기 광섬유 번들 고정부 사이의 간격을 조절하는 압전 엑츄에이터를 더 포함할 수 있다. 압전 엑츄에이터 구동부는 상기 압전 엑츄에이터를 구동할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the airborne reflection probe is a piezoelectric actuator disposed between the airborne body portion and the optical fiber bundle fixing portion and adjusts the distance between the airborne body portion and the optical fiber bundle fixing portion It may further include. The piezoelectric actuator driver may drive the piezoelectric actuator.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 압전 엑츄에이터는 동일한 각도로 3 분할된 와셔 형상이고, 상기 분할된 압전 엑츄에이터들은 독립적으로 동작하여 상기 박막과 상기 광섬유 번들의 일단 사이의 거리 및 상기 박막의 배치평면에 대한 틸팅 각도를 조절할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the piezoelectric actuator is in the shape of a washer divided into three at the same angle, the divided piezoelectric actuators operate independently so that the distance between the thin film and one end of the optical fiber bundle and the placement plane of the thin film You can adjust the tilting angle for.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 공기 부상 반사 프로브에 장착된 내시경을 더 포함할 수 있다. 상기 내시경은 상기 샘플에서 측정 위치를 확인할 수 있다.In one embodiment of the present invention, it may further comprise an endoscope mounted on the airborne reflective probe. The endoscope can confirm the measurement position in the sample.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 공기 부상 반사 프로브의 수직 운동을 가이드하는 수직 운동 가이드를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, it may further include a vertical motion guide for guiding the vertical movement of the airborne reflective probe.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 공기 부상 반사 프로브는 상기 제2 관통홀 주위에 배치되어 상기 광섬유 번들의 일단의 수직 위치를 미세 조절하는 압전 엑츄에이터를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the airborne reflective probe may further include a piezoelectric actuator disposed around the second through hole to finely adjust the vertical position of one end of the optical fiber bundle.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 공기 부상 반사 프로브는, 공기 부상 몸체부; 및 광섬유 번들 고정부를 포함할 수 있다. 상기 공기 부상 몸체부는 그 중심에 제1 관통홀을 포함하고 상기 공기 펌프로부터 제공되는 가압 공기를 제공받아 상기 박막 방향으로 분사하도록 다공성 세라믹판을 포함할 수 있다. 상기 광섬유 번들 고정부는 그 중심에 형성된 제2 관통홀을 포함하고 상기 공기 부상 몸체부의 상부면과 결합하여 상기 광섬유 번들의 일단을 상기 제2 관통홀에 고정할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the airborne reflection probe, airborne body portion; And an optical fiber bundle fixture. The air floating body portion may include a porous ceramic plate including a first through hole at a center thereof and receiving the pressurized air provided from the air pump to spray the film in the direction of the thin film. The optical fiber bundle fixing part may include a second through hole formed at a center thereof and may be coupled to an upper surface of the air floating body to fix one end of the optical fiber bundle to the second through hole.

본 발명의 일 실시예에 따른 공기 부상 박막 두께 측정 장치는 측정하고자 하는 박막과 마찰이나 접촉없이 고속으로 박막의 두께를 측정할 수 있다. 또한, 단일 광섬유 번들로 연결되는 공기 부상 소형 프로브는 기존 벌크 광학계 기반의 오프라인 계측기와는 달리 실제로 박막 증착 공정이 이루어지는 챔버 내와 같이 외부가 오염된 공간에 설치되어 인라인 검사에 활용될 수 있는 장점을 가진다.The air floating thin film thickness measuring apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention may measure the thickness of a thin film at high speed without friction or contact with the thin film to be measured. In addition, unlike conventional bulk optics-based off-line instruments, airborne small probes connected by a single optical fiber bundle have the advantage that they can be used in in-line inspection because they are installed in an outside contaminated space such as in a chamber where a thin film deposition process is actually performed. Have

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 부상 박막 두께 측정 장치를 설명하는 개념도이다.
도 2a는 도 1의 공기 부상 박막 두께 측정 장치의 공기 부상 반사 프로브를 나타내내는 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 A-A'선을 따라 자른 단면도이다.
도 2c는 도 2a의 공기 부상 반사 프로브의 저면도이다.
도 3은 도 1의 공기 부상 박막 두께 측정 장치에서 공기 부상 반사 프로브의 광섬유 번들과 박막 사이의 입사광과 반사광을 나타내는 개념도이다.
도 4는 도 1의 공기 부상 박막 두께 측정 장치에서 박막과 공기 부상 반사 프로브의 하부면 사이의 수직 높이에 따른 광검출기의 신호 세기를 나타낸다.
도 5는 도 1의 공기 부상 두께 측정 장치를 이용하여 측정한 파장에 따른 반사율와 피팅한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기 부상 박막 두께 측정 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기 부상 박막 두께 측정 장치를 설명하는 개념도이다.
도 7b는 도 7a의 공기 부상 박막 두께 측정 장치의 압전 엑츄에이터를 나타내는 평면도이다.
도 8은 도 7a의 공기 부상 반사 프로브의 광섬유 번들과 박막 사이의 입사광과 반사광을 나타내는 개념도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기 부상 박막 두께 측정 장치를 설명하는 개념도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기 부상 반사 프로브를 설명하는 단면도와 저면도이다.1 is a conceptual diagram illustrating an air flotation thin film thickness measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a perspective view illustrating an airborne reflective probe of the airborne thin film thickness measuring apparatus of FIG. 1. FIG.
FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 2A.
FIG. 2C is a bottom view of the airborne reflective probe of FIG. 2A. FIG.
3 is a conceptual diagram illustrating incident light and reflected light between an optical fiber bundle and a thin film of an airborne reflective probe in the airborne thin film thickness measuring apparatus of FIG. 1.
FIG. 4 illustrates signal strength of a photodetector according to a vertical height between a thin film and a bottom surface of an airborne reflective probe in the airborne thin film thickness measuring apparatus of FIG. 1.
FIG. 5 is a graph illustrating a result of fitting with a reflectance according to a wavelength measured by using the air flotation thickness measuring apparatus of FIG. 1.
6 is a flowchart illustrating a method of measuring an airborne thin film thickness according to another exemplary embodiment of the present invention.
7A is a conceptual diagram illustrating an air flotation thin film thickness measuring apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 7B is a plan view illustrating the piezoelectric actuator of the airborne thin film thickness measuring apparatus of FIG. 7A. FIG.
FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating incident light and reflected light between the optical fiber bundle and the thin film of the airborne reflective probe of FIG. 7A.
9 is a conceptual diagram illustrating an air flotation thin film thickness measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view and a bottom view illustrating an airborne reflective probe according to another embodiment of the present invention.

분광 반사계는 광원의 광대역 광을 박막에 제공하고 박막에서 반사된 반사광을 분광기에 전달하는 반사 프로브를 사용한다. 샘플은 표면 모폴러지를 가지고 있다. 따라서, 샘플( 또는 기판)의 측정 위치에 따라, 박막의 두께를 측정하기 위하여 상기 반사 프로브는 샘플의 배치 평면 내의 수평 위치에 따라 상기 박막과 상기 반사 프로브 사이의 수직 거리의 정밀 제어가 요구된다.A spectroscopic reflectometer uses a reflective probe that provides broadband light from a light source to the thin film and delivers the reflected light reflected from the thin film to the spectrometer. The sample has a surface morphology. Therefore, depending on the measurement position of the sample (or substrate), the reflective probe requires precise control of the vertical distance between the thin film and the reflective probe according to a horizontal position in the placement plane of the sample.

상기 박막과 상기 반사 프로브 사이의 수직 거리의 고속 정밀 제어는 기판(또는 샘플)을 지지하는 기판 이송 스테이지의 수직 운동 또는 상기 반사 프로브를 지지하는 선형 운동 시스템의 수직 운동을 통하여 수행될 수 있다. 그러나, 기판 이동 스테이지의 수직 운동 또는 상기 반사 프로브를 지지하는 선형 운동 시스템의 수직 운동은 상기 반사 프로브와 상기 박막의 접촉을 유발하여 상기 박막을 손상시킬 수 있다. 따라서, 상기 반사 프로브와 상기 기판이 접촉하는 것을 방지하면서 상기 박막과 상기 반사 프로브 사이의 수직 거리를 고속으로 조절할 수 있는 새로운 분광 반사계가 요구된다.High-speed precise control of the vertical distance between the thin film and the reflective probe can be performed through the vertical movement of the substrate transfer stage supporting the substrate (or sample) or the vertical movement of the linear movement system supporting the reflective probe. However, the vertical motion of the substrate movement stage or the vertical motion of the linear motion system supporting the reflective probe may cause contact of the reflective probe with the thin film and damage the thin film. Accordingly, there is a need for a new spectroscopic reflectometer capable of adjusting the vertical distance between the thin film and the reflective probe at high speed while preventing the reflective probe from contacting the substrate.

본 발명의 일 실시예에 따른 분광 반사계는 공기 부상 기능을 가지는 반사 프로브를 적용한다. 또한, 공기압을 이용하여 수직 거리를 대략적으로 맞추고, 압전 엑츄에이터를 적용하여 미세 수직 거리 또는 틸트를 고속으로 제어할 수 있다. 이에 따라, 상기 분광 반사계는 상기 반사 프로브와 상기 박막 사이의 접촉없이 고속으로 좌표를 스캔하면서 위치에 따른 박막 두께를 측정할 수 있다. The spectroscopic reflectometer according to the embodiment of the present invention applies a reflective probe having an air floating function. In addition, the vertical distance may be roughly adjusted using air pressure, and the piezoelectric actuator may be applied to control the fine vertical distance or the tilt at high speed. Accordingly, the spectroscopic reflectometer can measure the thickness of the thin film according to the position while scanning the coordinates at high speed without contact between the reflective probe and the thin film.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 따라서, 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 해당 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 다른 도면을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 참조 부호가 표시되지 않았더라도, 다른 도면들을 참조하여 설명될 수 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in different forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosure may be made thorough and complete, and to fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art, and the invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification. Accordingly, the same or similar reference numerals may be described with reference to other drawings, even if not mentioned or described in the corresponding drawings. Also, although reference numerals are not indicated, they may be described with reference to other drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 부상 박막 두께 측정 장치를 설명하는 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating an air flotation thin film thickness measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2a는 도 1의 공기 부상 박막 두께 측정 장치의 공기 부상 반사 프로브를 나타내는 사시도이다.FIG. 2A is a perspective view illustrating an airborne reflective probe of the airborne thin film thickness measuring apparatus of FIG. 1. FIG.

도 2b는 도 2a의 A-A'선을 따라 자른 단면도이다.FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 2A.

도 2c는 도 2a의 공기 부상 반사 프로브의 저면도이다.FIG. 2C is a bottom view of the airborne reflective probe of FIG. 2A. FIG.

도 3은 도 1의 공기 부상 박막 두께 측정 장치에서 공기 부상 반사 프로브의 광섬유 번들과 박막 사이의 입사광과 반사광을 나타내는 개념도이다.3 is a conceptual diagram illustrating incident light and reflected light between an optical fiber bundle and a thin film of an airborne reflective probe in the airborne thin film thickness measuring apparatus of FIG. 1.

도 4는 도 1의 공기 부상 두께 측정 장치에서 박막과 공기 부상 반사 프로브의 하부면 사이의 수직 높이에 따른 광검출기의 신호 세기를 나타낸다.4 shows the signal strength of the photodetector according to the vertical height between the thin film and the lower surface of the airborne reflective probe in the airborne thickness measurement apparatus of FIG.

도 5는 도 1의 공기 부상 박막 두께 측정 장치를 이용하여 측정한 파장에 따른 반사율와 피팅한 결과를 나타내는 그래프이다.FIG. 5 is a graph illustrating a result of fitting with a reflectance according to a wavelength measured by using the airborne thin film thickness measuring apparatus of FIG. 1.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 상기 공기 부상 두께 측정 장치(100)는, 광대역 광을 출력하는 광대역 광원(150); 상기 광대역 광원(150)의 출력광을 제1 광섬유(134a)를 통하여 박막(12)이 형성된 샘플(10)에 조사하고 상기 박막(12)에서 다중 반사된 반사광을 수집하여 전달하는 제2 광섬유(134b)를 포함하는 광섬유 번들(134); 상기 제2 광섬유(134b)를 통하여 전달된 반사광을 파장에 따라 검출하는 분광 검출부(164); 상기 입사광이 상기 박막(12)에 조사하도록 상기 광섬유 번들(134)의 일단을 지지하고 상기 박막(12)으로부터 공기 부상시키는 공기 부상 반사 프로브(101); 및 상기 공기 부상 반사 프로브(101)에 가압 공기를 제공하는 공기 펌프(162)를 포함한다.1 to 5, the airborne thickness measuring apparatus 100 includes: a broadband light source 150 for outputting broadband light; A second optical fiber that irradiates the output light of the broadband light source 150 to the sample 10 having the thin film 12 formed through the first optical fiber 134a and collects and transmits the reflected light multi-reflected from the thin film 12 ( An optical fiber bundle 134 including 134b); A spectroscopic detector 164 for detecting the reflected light transmitted through the second optical fiber 134b according to a wavelength; An airborne reflective probe (101) which supports one end of the optical fiber bundle (134) to allow the incident light to irradiate the thin film (12) and floats air from the thin film (12); And an air pump 162 that provides pressurized air to the airborne reflective probe 101.

샘플(10)은 반도체 기판, 유리 기판, 또는 플라스틱 필름일 수 있다. 상기 샘플(10)에는 박막(12)이 증착될 수 있다. 상기 박막은 수 마이크로미터 이내의 유전체 박막일 수 있다. 상기 박막(12)은 상기 제1 광섬유(134a)에서 제공된 입사광에 의하여 다중 반사에 의하여 반사광을 형성하고, 상기 반사광은 제2 광섬유(134b)에 제공될 수 있다. 상기 샘플(10)의 굴절율은 n3이고, 상기 박막(12)의 굴절율은 n2이고, 공기의 굴절율은 n1이다. 상기 샘플(10)은 표면 형상을 가질 수 있다. 상기 표면 형상에 기인하여, 상기 샘플 표면은 위치에 따라 서로 다른 높이를 가질 수 있다. 상기 박막(12)은 다중 반사를 통하여 간섭 신호를 형성할 수 있다. The sample 10 may be a semiconductor substrate, a glass substrate, or a plastic film. The thin film 12 may be deposited on the sample 10. The thin film may be a dielectric thin film within several micrometers. The thin film 12 may form reflected light by multiple reflections by incident light provided from the first optical fiber 134a, and the reflected light may be provided to the second optical fiber 134b. The refractive index of the sample 10 is n3, the refractive index of the thin film 12 is n2, and the refractive index of air is n1. The sample 10 may have a surface shape. Due to the surface shape, the sample surface may have different heights depending on location. The thin film 12 may form an interference signal through multiple reflections.

광대역 광원(150)은 펄스 레이저, 연속 레이저, 또는 텅스텐 할로겐 램프일 수 있다. 상기 광대역 광원(150)은 수십 nm 이상의 대역폭을 가질 수 있다. 바람직하게는 상기 광대역 광원(150)은 400 nm 내지 700 nm 범위의 가시광 대역 스펙트럼을 가질 수 있다. 상기 광대역 광원(150)은 가간섭성을 가질 수 있다. 상기 광대역 광원(150)의 가간섭성 거리는 상기 박막의 두께의 수배 수준 이상일 수 있다. 광대역 광원(150)은 적외선 대역 또는 가시광선 대역의 광을 출력할 수 있다. The broadband light source 150 may be a pulsed laser, a continuous laser, or a tungsten halogen lamp. The broadband light source 150 may have a bandwidth of several tens of nm or more. Preferably, the broadband light source 150 may have a visible light spectrum in the range of 400 nm to 700 nm. The broadband light source 150 may have coherence. The coherence distance of the broadband light source 150 may be more than several times the thickness of the thin film. The broadband light source 150 may output light in an infrared band or a visible light band.

상기 광섬유 번들은 제1 광섬유(134a) 및 제2 광섬유(134b)를 포함할 수 있다. 상기 제1 광섬유(134a)는 상기 광대역 광원(150)의 출력광을 상기 박막(12)에 전달할 수 있다. 상기 제1 광섬유(134a)는 다중 모드 광섬유일 수 있다.The optical fiber bundle may include a first optical fiber 134a and a second optical fiber 134b. The first optical fiber 134a may transmit output light of the broadband light source 150 to the thin film 12. The first optical fiber 134a may be a multi-mode optical fiber.

상기 제2 광섬유(134b)는 상기 박막(12)에서 다중 반사된 반사광을 분광 검출부(164)에 제공할 수 있다. 상기 제2 광섬유(134b)는 다중 모드 광섬유일 수 있다. 상기 광섬유 번들(134)의 일단은 광섬유 커넥터(132)에 의하여 고정될 수 있다. 상기 광섬유 커넥터(132)는 상기 제2 관통홀(112)에 삽입되어 정렬될 수 있다. The second optical fiber 134b may provide the spectroscopic detector 164 with the reflected light reflected by the thin film 12. The second optical fiber 134b may be a multi-mode optical fiber. One end of the optical fiber bundle 134 may be fixed by the optical fiber connector 132. The optical fiber connector 132 may be inserted into the second through hole 112 and aligned.

상기 제2 광섬유(134b)는 하나의 광섬유이고, 상기 제1 광섬유(134a)는 복수 개의 광섬유로 구성되고, 상기 제1 광섬유(134a)는 상기 제2 광섬유(134b)를 둘러싸도록 배열될 수 있다. The second optical fiber 134b may be one optical fiber, the first optical fiber 134a may be configured of a plurality of optical fibers, and the first optical fiber 134a may be arranged to surround the second optical fiber 134b. .

상기 공기 부상 반사 프로브(101)는, 공기 부상 몸체부(120); 및 광섬유 번들 고정부(110)를 포함할 수 있다. 상기 공기 부상 몸체부(120)는 그 중심에 제1 관통홀(121)을 포함하고 상기 공기 펌프(162)로부터 제공되는 가압 공기를 제공받아 상기 박막 방향으로 분사하도록 상기 제1 관통홀(121) 주위의 하부면에 배치된 복수의 노즐들(126)을 포함할 수 있다. 상기 광섬유 번들 고정부(110)는 그 중심에 형성된 제2 관통홀(112)을 포함하고 상기 공기 부상 몸체부(120)의 상부면과 결합하여 상기 광섬유 번들(134)의 일단을 상기 제2 관통홀(112)에 고정할 수 있다.The airborne reflection probe 101, the airborne body portion 120; And an optical fiber bundle fixing unit 110. The air floating body part 120 includes a first through hole 121 at a center thereof, and receives the pressurized air provided from the air pump 162 to spray the first through hole 121 in the direction of the thin film. It may include a plurality of nozzles 126 disposed on the peripheral bottom surface. The optical fiber bundle fixing part 110 includes a second through hole 112 formed at a center thereof, and is coupled to an upper surface of the air floating body part 120 to pass through one end of the optical fiber bundle 134 to the second through hole. It can be fixed to the hole (112).

상기 공기 부상 몸체부(120)의 단면은 사각형이고, 상기 공기 부상 몸체부(120)는 토로이달 형상일 수 있다. 상기 공기 부상 몸체부(120)는 그 내부에 토로이달 형태의 공기 버퍼 공간(124)을 구비할 수 있다. 상기 공기 버퍼 공간(124)은 가압 공기를 입력 포트(122)를 통하여 제공받아, 상기 노즐들(126)에 가압 공기를 균일하게 분배할 수 있다. 상기 노즐들은(126) 상기 공기 부상 몸체부(120)의 하부면에서 일정한 반경을 가지는 원주 상에 일정한 간격으로 배치되고, 상기 노즐들(126) 각각은 상기 공기 버퍼 공간(124)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 노즐들(126)은 마주보는 박막에 압력을 제공하여 공기 부상될 수 있다. 공기 부상에 의한 상기 박막과 상기 공기 부상 반사 프로브(101)의 하부면 사이의 부상 높이(g)는 수십 마이크로미터 내지 수 밀리미터일 수 있다. 상기 부상 높이(g)는 가압 공기의 압력에 의하여 정해질 수 있다. 상기 노즐들(126)의 배열은 상기 공기 부상 반사 프로브(101)를 공기 부상하기 위하여 다양하게 변형될 수 있다.The cross section of the air floating body portion 120 may be rectangular, and the air floating body portion 120 may have a toroidal shape. The air floating body 120 may have a toroidal air buffer space 124 therein. The air buffer space 124 may receive pressurized air through the input port 122 to uniformly distribute the pressurized air to the nozzles 126. The nozzles 126 may be disposed at regular intervals on a circumference having a constant radius at the bottom surface of the air floating body 120, and each of the nozzles 126 may be connected to the air buffer space 124. . Accordingly, the nozzles 126 may provide air pressure by providing pressure to the opposing thin film. The floating height g between the thin film caused by air floating and the bottom surface of the air floating reflective probe 101 may be several tens of micrometers to several millimeters. The floating height g may be determined by the pressure of pressurized air. The arrangement of the nozzles 126 may be variously modified to air float the airborne reflective probe 101.

상기 광섬유 번들 고정부(110)는 절두 원뿔 형상일 수 있으나, 원통형 등으로 변형될 수 있다. 상기 광섬유 번들 고정부(110)와 상기 공기 부상 몸체부(120)는 일체형으로 제작될 수 있다. The optical fiber bundle fixing part 110 may have a truncated cone shape, but may be deformed into a cylindrical shape or the like. The optical fiber bundle fixing part 110 and the air floating body 120 may be manufactured in one piece.

내시경(180)은 상기 공기 부상 반사 프로브(101)에 장착될 수 있다. 구체적으로, 상기 광섬유 번들 고정부(110)는 원뿔의 경사면에 경사진 각도로 형성된 적어도 하나의 제3 관통홀(114)을 포함할 수 있다. 상기 내시경(180)은 상기 제3 관통홀(114)에 삽입되어 고정될 수 있다. 상기 내시경(180)은 상기 샘플에서 측정 위치를 확인할 수 있다. 상기 내시경(180)은 복수의 광섬유로 구성될 수 있다. 내시경(180)은 이미지 처리부에 광신호를 제공하고, 상기 이미지 처리부는 광신호를 전기신호로 변환하여 측정 위치의 이미지를 표시할 수 있다.The endoscope 180 may be mounted to the airborne reflective probe 101. Specifically, the optical fiber bundle fixing part 110 may include at least one third through hole 114 formed at an inclined angle on the inclined surface of the cone. The endoscope 180 may be inserted into and fixed to the third through hole 114. The endoscope 180 may check the measurement position in the sample. The endoscope 180 may be composed of a plurality of optical fibers. The endoscope 180 provides an optical signal to the image processor, and the image processor converts the optical signal into an electrical signal to display an image of a measurement position.

수직 운동 가이드(22)는 상기 공기 부상 반사 프로브의 수직 운동을 가이드할 수 있다. 상기 수직 운동 가이드(22)는 원통 형상일 수 있다. 상기 공기 부상 반사 프로브(101)는 상기 수직 운동 가이드(22) 내에 삽입되어 수직 운동할 수 있다. 상기 수직 운동 가이드는 테이블에 고정된 고정 팔(24)에 의하여 고정될 수 있다. The vertical motion guide 22 may guide the vertical motion of the airborne reflective probe. The vertical motion guide 22 may have a cylindrical shape. The airborne reflective probe 101 may be inserted into the vertical motion guide 22 to vertically move. The vertical motion guide may be fixed by a fixed arm 24 fixed to the table.

샘플 이송 스테이지(14)는 테이블 위에 설치되고 샘플(10)을 배치평면 내에서 수평 운동을 제공하여 측정하고자 하는 위치를 선택할 수 있다. 이어서, 상기 공기 부상 반사 프로브(101)는 가압 공기에 의하여 박막으로부터 공기 부상하여 최적의 부상 높이로 설정될 수 있다. 이어서, 상기 분광 검출부(164)는 파장에 따라 분광 스펙트럼을 측정한 후 파장에 따른 반사율을 계산한다. 상기 반사율을 이용하여 상기 박막의 두께를 산출한다.The sample transfer stage 14 may be mounted on a table and provide a horizontal motion of the sample 10 within the placement plane to select the position to be measured. Subsequently, the air floating reflection probe 101 may be set to an optimal floating height by air floating from the thin film by pressurized air. Subsequently, the spectral detector 164 measures the spectral spectrum according to the wavelength and then calculates the reflectance according to the wavelength. The thickness of the thin film is calculated using the reflectance.

광섬유 방향성 커플러(140)는 상기 제2 광섬유(143b)에 연결되어 상기 반사광을 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트로 분기할 수 있다. 광검출부(166)는 상기 광섬유 방향성 커플러의 제1 출력 포트에 연결될 수 있다. 상기 분광 검출부(164)는 상기 광섬유 방향성 커플러(140)의 제2 출력 포트에 연결될 수 있다.The optical fiber directional coupler 140 may be connected to the second optical fiber 143b to branch the reflected light to the first output port and the second output port. The photodetector 166 may be connected to a first output port of the optical fiber directional coupler. The spectroscopic detector 164 may be connected to a second output port of the optical fiber directional coupler 140.

분광 검출부(164)는 분광부와 광센서 어레이부를 포함할 수 있다. 상기 제2 광섬유를 통하여 전달된 상기 반사광은 상기 분광부에 의하여 분광된다. 상기 분광부는 프리즘 또는 회절격자일 수 있다. 상기 분광부는 상기 반사광을 파장에 따라 공간적으로 분리한다. 상기 분광부는 제1 파장(λ1)에서 제2 파장(λ2) 까지를 분광할 수 있다. 상기 광센서 어레이부는 분광된 스펙트럼을 파장에 따라 검출할 수 있다. 상기 광센서 어레이부는 CCD 카메라, CIS 카메라, 포토다이오드 어레이일 수 있다. The spectroscopic detector 164 may include a spectroscope and an optical sensor array. The reflected light transmitted through the second optical fiber is spectroscopy by the spectroscope. The spectroscope may be a prism or a diffraction grating. The spectroscope separates the reflected light spatially according to a wavelength. The spectroscope may spectra the first wavelength λ1 to the second wavelength λ2. The optical sensor array unit may detect the spectroscopic spectrum according to the wavelength. The optical sensor array unit may be a CCD camera, a CIS camera, a photodiode array.

분광 검출부(164)는 파장에 따라 분광된 신호를 두께 산출부(172)에 제공할 수 있다. 상기 두께 산출부(172)는 상기 박막이 없는 경우의 기준 반사 신호와 상기 박막이 있는 경우의 샘플 반사 신호의 비를 이용하여 반사율을 계산한다. 상기 두께 산출부(172)는 파장에 따라 달라지는 상기 반사율을 이용하여 상기 박막의 두께를 산출한다.The spectroscopic detector 164 may provide the thickness calculator 172 with a signal spectrated according to the wavelength. The thickness calculator 172 calculates a reflectance using a ratio of a reference reflection signal in the absence of the thin film and a sample reflection signal in the presence of the thin film. The thickness calculator 172 calculates the thickness of the thin film using the reflectance that varies depending on the wavelength.

상기 광검출부(166)는 상기 반사광을 제공받아 그 세기를 검출할 수 있다. 상기 광검출부(166)는 포토다이오드일 수 있다. 상기 광검출부(166)의 출력 신호는 제어부(176)에 제공될 수 있다. 상기 제어부(176)는 상기 광검출부(166)의 출력 신호가 기준값 이상인 경우에는 광대역 광원의 출력광의 세기를 감소하도록 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부(176)는 각 수평 좌표(X,Y) 별로 부상 높이(g)를 소정의 범위 내에서 스캔하도록 상기 공기 펌프를 제어할 수 있다. 이에 따라, 상기 제어부(176)는 상기 공기 펌프(162)를 통하여 상기 공기 부상 반사 프로브에 제공되는 압력을 제어하여 부상 높이(g)를 조절할 수 있다. 이에 따라, 각 XY 좌표마다 광검출기(166)의 출력 신호가 최대값을 가진 위치를 찾도록 상기 부상 높이(g)를 스캔할 수 있다. 이어서, 각 XY 좌표별로 광검출기의 출력 신호가 최대값을 제공하는 부상 높이에서, 상기 분광 검출부(164)는 샘플 분광 신호를 측정할 수 있다. The light detector 166 may receive the reflected light and detect its intensity. The photodetector 166 may be a photodiode. The output signal of the photodetector 166 may be provided to the controller 176. The controller 176 may control to reduce the intensity of the output light of the broadband light source when the output signal of the light detector 166 is equal to or greater than a reference value. In addition, the controller 176 may control the air pump to scan the floating height g for each horizontal coordinate X and Y within a predetermined range. Accordingly, the control unit 176 may adjust the height of the injury (g) by controlling the pressure provided to the air floating reflection probe through the air pump 162. Accordingly, the floating height g may be scanned to find a position where the output signal of the photodetector 166 has the maximum value for each XY coordinate. Subsequently, the spectral detection unit 164 may measure the sample spectral signal at the floating height at which the output signal of the photodetector provides the maximum value for each XY coordinate.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기 부상 두께 측정 방법을 설명하는 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a method of measuring air flotation thickness according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 초기화 단계(S101)가 진행된다. 구체적으로, 박막(12)을 포함한 샘플(10)은 샘플 이송 스테이지(14) 상에 장착되고, 공기 부상 반사 프로브(101)는 공기 펌프(162)로부터 가압 공기를 제공받아 상기 샘플로부터 공기 부상된다. 광대역 광원(150)은 광섬유 번들(134)을 통하여 입사광을 박막(12)에 제공한다.Referring to FIG. 6, an initialization step S101 is performed. Specifically, the sample 10 including the thin film 12 is mounted on the sample transfer stage 14, and the air floating reflection probe 101 receives air from the air pump 162 and is air floated from the sample. . The broadband light source 150 provides incident light to the thin film 12 through the optical fiber bundle 134.

이어서, 광대역 광원(150)의 출력이 조절된다(S110). 구체적으로, 광검출기(166)는 상기 박막에서 반사된 반사광의 크기를 검출한다(S111). 제어부(176)는 상기 광검출기의 출력 신호(P_dect)가 포화값(P_set)을 초과하였는지 판단한다(S112). 상기 광검출기(166)의 출력 신호가 상기 포화값(P_set)을 초과하면, 상기 광대역 광원(150)의 출력을 감소시킨다(S113). 한편, 상기 광검출기의 출력 신호(P_dect)가 소정의 문턱값 이하이면, 광대역 광원(150)의 출력을 증가시킨다.Subsequently, the output of the broadband light source 150 is adjusted (S110). Specifically, the photodetector 166 detects the magnitude of the reflected light reflected from the thin film (S111). The controller 176 determines whether the output signal P_dect of the photodetector exceeds the saturation value P_set (S112). When the output signal of the photodetector 166 exceeds the saturation value P_set, the output of the broadband light source 150 is reduced (S113). On the other hand, when the output signal P_dect of the photodetector is less than or equal to a predetermined threshold, the output of the broadband light source 150 is increased.

이어서, 측정하고자 하는 XY 좌표를 확인한다(S120). 내시경(180)은 조명광을 상기 샘플에 제공하고 상기 샘플(10) 표면의 이미지를 획득하여 상기 이미지 처리부(174)에 제공한다(S121). 상기 이미지 처리부(174)는 측정하고자 하는 XY 좌표를 확인한다(S122). 측정하고자 하는 XY 좌표가 아닌 경우에는 상기 제어부(176)는 상기 샘플 이동 스테이지(14)를 제어하여 XY 좌표를 조절한다(S123).Subsequently, the XY coordinates to be measured are checked (S120). The endoscope 180 provides illumination light to the sample and acquires an image of the surface of the sample 10 and provides the image to the image processor 174 (S121). The image processor 174 checks the XY coordinates to be measured (S122). If it is not the XY coordinates to be measured, the controller 176 controls the sample movement stage 14 to adjust the XY coordinates (S123).

이어서, 최적의 부상 높이를 설정한다(S130). 구체적으로, 상기 광검출부(166)는 측정하고자 하는 XY 좌표에서 부상 높이(g)에 따라 반사광의 세기를 검출한다(S131). 상기 제어부(176)는 상기 광검출부가 측정한 부상 높이에 따른 반사광의 세기를 이용하여, 최대의 반사광의 세기를 나타내는 최적 부상 높이를 산출한다(S132). 상기 제어부(176)는 상기 최적 부상 높이를 유지하도록 상기 공기 펌프(162)를 제어한다(S133).Subsequently, an optimal floating height is set (S130). In detail, the light detector 166 detects the intensity of the reflected light according to the floating height g in the XY coordinates to be measured (S131). The control unit 176 calculates an optimal floating height representing the maximum intensity of the reflected light using the intensity of the reflected light according to the floating height measured by the light detector (S132). The control unit 176 controls the air pump 162 to maintain the optimum floating height (S133).

이어서, 상기 최적 부상 높이에서 상기 분광검출부(164)는 샘플 분광 신호를 검출한다(S142). 상기 두께 산출부(172)는 박막이 없는 샘플에서 획득한 기준 반사 신호와 상기 샘플 반사 신호를 이용하여 파장에 따른 반사율을 산출한다. 또한, 상기 두께 산출부(172)는 파장에 따른 반사율을 이론식으로 피팅하여 박막 두께를 산출한다(S144).Subsequently, the spectral detector 164 detects a sample spectral signal at the optimum floating height (S142). The thickness calculator 172 calculates a reflectance according to a wavelength using a reference reflection signal obtained from a sample without a thin film and the sample reflection signal. In addition, the thickness calculator 172 calculates the thickness of the thin film by fitting a reflectance according to a wavelength in a theoretical formula (S144).

분광 반사계는 박막의 두께에 따라 반사율(Rsam)을 측정할 수 있다. 통상적으로, 최소자승법(Least squares method)은 박막 두께 측정을 위하여 사용된다. 박막의 두께와 물질의 굴절율을 알고 있는 경우, 파장별 반사율(reflectance)은 이론적으로 계산된다. 최소자승법을 사용하면, 실측 데이터와의 오차를 최소로 만드는 이론적 두께(d)가 산출될 수 있다.The spectroscopic reflectometer can measure the reflectance (R sam ) according to the thickness of the thin film. Typically, Least Squares method is used for thin film thickness measurement. If the thickness of the thin film and the refractive index of the material are known, the wavelength-specific reflectance is theoretically calculated. Using the least squares method, the theoretical thickness d can be calculated which minimizes the error with the measured data.

분광 반사계를 이용한 박막 두께 측정은 박막의 두께가 영인 기준 샘플의 반사율(Rref)을 계산한다. 상기 기준 샘플에 대한 기준 반사 신호 스펙트럼(Gref)을 측정한다. 박막을 가진 샘플의 측정 반사 신호 스펙트럼(Gsam)을 측정한다. 박막을 가진 샘플의 반사율(Rsam)은 (Gsam/Gref ) X Rref로 주어진다. 박막을 가진 샘플의 이론적 반사율이 설정된다. 상기 반사율은 박막의 두께(d)의 함수일 수 있다. 박막을 가진 샘플의 측정 반사율과 이론 반사율의 차이를 최소자승법을 사용하여 최소화하도록 박막의 두께(d)를 결정한다.Thin film thickness measurement using a spectroscopic reflectometer calculates the reflectance (R ref ) of a reference sample with a thin film thickness of zero. The reference reflection signal spectrum G ref for the reference sample is measured. Measure the reflection signal spectrum (G sam ) of a sample with a thin film. The reflectance (R sam ) of a sample with a thin film is given by (G sam / G ref ) XR ref . The theoretical reflectance of the sample with the thin film is set. The reflectance may be a function of the thickness d of the thin film. The thickness d of the thin film is determined to minimize the difference between the measured reflectance and the theoretical reflectance of the sample with the thin film using the least square method.

이어서, XY 좌표를 이동한(S152) 후, 새로운 XY 좌표를 확인하고, 새로운 좌표에서 샘플 분광 신호를 측정한다.Next, after moving XY coordinates (S152), a new XY coordinate is confirmed and a sample spectral signal is measured at a new coordinate.

도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기 부상 박막 두께 측정 장치를 설명하는 개념도이다.7A is a conceptual diagram illustrating an air flotation thin film thickness measuring apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 7b는 도 7a의 공기 부상 박막 두께 측정 장치의 압전 엑츄에이터를 나타내는 평면도이다.FIG. 7B is a plan view illustrating the piezoelectric actuator of the airborne thin film thickness measuring apparatus of FIG. 7A. FIG.

도 8은 도 7a의 공기 부상 반사 프로브의 광섬유 번들과 박막 사이의 입사광과 반사광을 나타내는 개념도이다.FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating incident light and reflected light between the optical fiber bundle and the thin film of the airborne reflective probe of FIG. 7A.

도 7a, 도 7b, 및 도 8을 참조하면, 공기 부상 박막 두께 측정 장치(200)는, 광대역 광을 출력하는 광대역 광원(150); 상기 광대역 광원(150)의 출력광을 제1 광섬유(234a)를 통하여 박막(12)이 형성된 샘플(10)에 조사하고 상기 박막(12)에서 다중 반사된 반사광을 수집하여 전달하는 제2 광섬유(234b)를 포함하는 광섬유 번들(234); 상기 제2 광섬유(234b)를 통하여 전달된 반사광을 파장에 따라 검출하는 분광 검출부(164); 상기 입사광이 상기 박막에 조사하도록 상기 광섬유 번들(234)의 일단을 지지하고 상기 박막으로부터 공기 부상시키는 공기 부상 반사 프로브(201); 및 상기 공기 부상 반사 프로브(201)에 가압 공기를 제공하는 공기 펌프(162)를 포함한다.7A, 7B, and 8, the airborne thin film thickness measuring apparatus 200 includes a broadband light source 150 for outputting broadband light; A second optical fiber that irradiates the output light of the broadband light source 150 to the sample 10 having the thin film 12 formed through the first optical fiber 234a, and collects and transmits the reflected light multi-reflected from the thin film 12 ( An optical fiber bundle 234 comprising 234b); A spectroscopic detector 164 for detecting the reflected light transmitted through the second optical fiber 234b according to a wavelength; An airborne reflection probe 201 which supports one end of the optical fiber bundle 234 and floats air from the thin film so that the incident light is irradiated onto the thin film; And an air pump 162 for providing pressurized air to the airborne reflective probe 201.

상기 공기 부상 반사 프로브(201)는, 압전 엑츄에이터(220), 공기 부상 몸체부(120); 및 광섬유 번들 고정부(110)를 포함할 수 있다. 상기 공기 부상 몸체부(120)는 그 중심에 제1 관통홀(121)을 포함하고 상기 공기 펌프(162)로부터 제공되는 가압 공기를 제공받아 상기 박막 방향으로 분사하도록 상기 제1 관통홀(121) 주위의 하부면에 배치된 복수의 노즐들(126)을 포함할 수 있다. 상기 광섬유 번들 고정부(110)는 그 중심에 형성된 제2 관통홀(112)을 포함하고 상기 공기 부상 몸체부(120)의 상부면과 결합하여 상기 광섬유 번들(134)의 일단을 상기 제2 관통홀(112)에 고정할 수 있다.The air flotation reflection probe 201 includes a piezoelectric actuator 220 and an air flotation body 120; And an optical fiber bundle fixing unit 110. The air floating body part 120 includes a first through hole 121 at a center thereof, and receives the pressurized air provided from the air pump 162 to spray the first through hole 121 in the direction of the thin film. It may include a plurality of nozzles 126 disposed on the peripheral bottom surface. The optical fiber bundle fixing part 110 includes a second through hole 112 formed at a center thereof, and is coupled to an upper surface of the air floating body part 120 to pass through one end of the optical fiber bundle 134 to the second through hole. It can be fixed to the hole (112).

상기 압전 엑츄에이터(220)은 상기 공기 부상 몸체부(120)와 상기 광섬유 번들 고정부(110) 사이에 배치되어 상기 공기 부상 몸체부(120)와 상기 광섬유 번들 고정부(110) 사이의 간격을 미세 조절할 수 있다. 상기 압전 엑츄에이터(220)은 압전 물질과 전극들을 포함하고, 상기 전극들에 인가되는 전압에 따라 미세 변위를 제공할 수 있다. 제어부(176)는 압전 엑츄에이터 구동부(268)를 통하여 상기 압전 엑츄에이터를 구동할 수 있다.The piezoelectric actuator 220 is disposed between the air floating body 120 and the optical fiber bundle fixing unit 110 to finely space the gap between the air floating body 120 and the optical fiber bundle fixing unit 110. I can regulate it. The piezoelectric actuator 220 may include a piezoelectric material and electrodes, and may provide fine displacement according to voltages applied to the electrodes. The controller 176 may drive the piezoelectric actuator through the piezoelectric actuator driver 268.

상기 압전 엑츄에이터(220)는 일정한 각도로 3 분할된 와셔 형상일 수 있다. 상기 분할된 압전 엑츄에이터들(220a~220c)은 독립적으로 동작하여 상기 박막(12)과 상기 광섬유 번들(234)의 일단 사이의 거리 및 상기 박막(12)의 배치평면에 대한 틸팅 각도를 조절할 수 있다. 상기 압전 엑츄에이터(220)는 스택형 압전 엑츄에이터일 수 있다.  The piezoelectric actuator 220 may have a washer shape divided into three at a predetermined angle. The divided piezoelectric actuators 220a to 220c may operate independently to adjust a distance between the thin film 12 and one end of the optical fiber bundle 234 and a tilting angle of the placement plane of the thin film 12. . The piezoelectric actuator 220 may be a stacked piezoelectric actuator.

상기 광섬유 번들(234)은 제1 광섬유(234a) 및 제2 광섬유(234b)를 포함할 수 있다. 상기 제2 광섬유(234b)는 복수 개일 수 있다. 상기 제1 광섬유(234a)는 하나이고, 상기 제2 광섬유(234b)는 상기 제1 광섬유(234a)를 둘러싸도록 배열될 수 있다.The optical fiber bundle 234 may include a first optical fiber 234a and a second optical fiber 234b. There may be a plurality of second optical fibers 234b. The first optical fiber 234a may be one, and the second optical fiber 234b may be arranged to surround the first optical fiber 234a.

광섬유 방향성 커플러(240)는 상기 제2 광섬유(234b)를 구성하는 광섬유들 각각에 연결되어 상기 반사광을 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트로 분기할 수 있다. The optical fiber directional coupler 240 may be connected to each of the optical fibers constituting the second optical fiber 234b to branch the reflected light to the first output port and the second output port.

광검출부(166)는 상기 광섬유 방향성 커플러(240)의 제1 출력 포트에 연결될 수 있다. 상기 제2 광섬유(234b)가 복수 개인 경우, 상기 광검출부는 2차원 광검출기일 수 있다. 상기 2차원 광검출기는 복수의 제2 광섬유들에 의한 이미지 패턴을 검출할 수 있다. 상기 분광 검출부(164)는 상기 광섬유 방향성 커플러(240)의 제2 출력 포트에 연결될 수 있다. The photodetector 166 may be connected to a first output port of the optical fiber directional coupler 240. When there are a plurality of second optical fibers 234b, the photodetector may be a two-dimensional photodetector. The two-dimensional photodetector may detect an image pattern by a plurality of second optical fibers. The spectroscopic detector 164 may be connected to a second output port of the optical fiber directional coupler 240.

상기 제어부(176)는 상기 광검출부(166)로부터 2차원 이미지를 제공받아, 제2 광섬유(234b)를 구성하는 각각의 광섬유의 광세기가 균일하도록 상기 압전 엑츄에이터 구동부(268)를 통하여 압전 엑츄에이터(220)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 분할된 압전 엑츄에이터들(220a~220c)은 서로 다른 변위를 제공하여 상기 박막의 배치평면에 대하여 틸팅 및 상기 광섬유 번들과 상기 박막 사이의 거리 변경을 제공할 수 있다. 또한, 상기 제어부(176)는 상기 광검출부의 신호 세기를 이용하여 포화값을 초과하는 경우에는 상기 광대역 광원(150)의 출력을 감소시킬 수 있다.The control unit 176 receives a two-dimensional image from the photodetector 166, and the piezoelectric actuator (268) through the piezoelectric actuator driver 268 so that the light intensity of each optical fiber constituting the second optical fiber 234b is uniform. 220 can be controlled. Accordingly, the divided piezoelectric actuators 220a to 220c may provide different displacements to provide tilting with respect to the placement plane of the thin film and to change the distance between the optical fiber bundle and the thin film. In addition, the controller 176 may reduce the output of the broadband light source 150 when the saturation value is exceeded using the signal strength of the light detector.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기 부상 박막 두께 측정 장치를 설명하는 개념도이다.9 is a conceptual diagram illustrating an air flotation thin film thickness measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 공기 부상 박막 두께 측정 장치(300)는, 광대역 광을 출력하는 광대역 광원(150); 상기 광대역 광원(150)의 출력광을 제1 광섬유(234a)를 통하여 박막(12)이 형성된 샘플(10)에 조사하고 상기 박막(12)에서 다중 반사된 반사광을 수집하여 전달하는 제2 광섬유(234b)를 포함하는 광섬유 번들(234); 상기 제2 광섬유(234b)를 통하여 전달된 반사광을 파장에 따라 검출하는 분광 검출부(164); 상기 입사광이 상기 박막에 조사하도록 상기 광섬유 번들(234)의 일단을 지지하고 상기 박막으로부터 공기 부상시키는 공기 부상 반사 프로브(301); 및 상기 공기 부상 반사 프로브(301)에 가압 공기를 제공하는 공기 펌프(162)를 포함한다.9, the airborne thin film thickness measuring apparatus 300 includes a broadband light source 150 for outputting broadband light; A second optical fiber that irradiates the output light of the broadband light source 150 to the sample 10 having the thin film 12 formed through the first optical fiber 234a, and collects and transmits the reflected light multi-reflected from the thin film 12 ( An optical fiber bundle 234 comprising 234b); A spectroscopic detector 164 for detecting the reflected light transmitted through the second optical fiber 234b according to a wavelength; An airborne reflection probe (301) for supporting one end of the optical fiber bundle (234) and causing the air to float from the thin film so that the incident light is irradiated onto the thin film; And an air pump 162 for providing pressurized air to the airborne reflective probe 301.

상기 공기 부상 반사 프로브(301)는, 압전 엑츄에이터(320), 공기 부상 몸체부(120); 및 광섬유 번들 고정부(110)를 포함할 수 있다. 상기 공기 부상 몸체부(120)는 그 중심에 제1 관통홀(121)을 포함하고 상기 공기 펌프(162)로부터 제공되는 가압 공기를 제공받아 상기 박막 방향으로 분사하도록 상기 제1 관통홀(121) 주위의 하부면에 배치된 복수의 노즐들(126)을 포함할 수 있다. 상기 광섬유 번들 고정부(110)는 그 중심에 형성된 제2 관통홀(112)을 포함하고 상기 공기 부상 몸체부(120)의 상부면과 결합하여 상기 광섬유 번들(134)의 일단을 상기 제2 관통홀(112)에 고정할 수 있다.The air floating reflection probe 301, the piezoelectric actuator 320, the air floating body portion 120; And an optical fiber bundle fixing unit 110. The air floating body part 120 includes a first through hole 121 at a center thereof, and receives the pressurized air provided from the air pump 162 to spray the first through hole 121 in the direction of the thin film. It may include a plurality of nozzles 126 disposed on the peripheral bottom surface. The optical fiber bundle fixing part 110 includes a second through hole 112 formed at a center thereof, and is coupled to an upper surface of the air floating body part 120 to pass through one end of the optical fiber bundle 134 to the second through hole. It can be fixed to the hole (112).

상기 압전 엑츄에이터(320)은 상기 광섬유 번들 고정부(110)의 제2 관통홀(112)의 주위에 배치되어 상기 광섬유 번들(234)의 일단의 수직 위치를 미세 조절할 수 있다. 광섬유 커넥터(132)는 상기 압전 엑츄에이터(320)에 삽입되어 공차를 가지고 상기 제2 관통홀(112)에 삽입될 수 있다. 상기 압전 엑츄에이터(220)은 압전 물질과 전극들을 포함하고, 상기 전극들에 인가되는 전압에 따라 미세 변위를 제공할 수 있다. 제어부(176)는 압전 엑츄에이터 구동부(368)를 통하여 상기 압전 엑츄에이터(320)를 구동할 수 있다.The piezoelectric actuator 320 may be disposed around the second through hole 112 of the optical fiber bundle fixing part 110 to finely adjust the vertical position of one end of the optical fiber bundle 234. The optical fiber connector 132 may be inserted into the piezoelectric actuator 320 and inserted into the second through hole 112 with a tolerance. The piezoelectric actuator 220 may include a piezoelectric material and electrodes, and may provide fine displacement according to voltages applied to the electrodes. The controller 176 may drive the piezoelectric actuator 320 through the piezoelectric actuator driver 368.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기 부상 반사 프로브를 설명하는 단면도와 저면도이다.10 is a cross-sectional view and a bottom view illustrating an airborne reflective probe according to another embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 상기 공기 부상 반사 프로브(501)는, 공기 부상 몸체부(520); 및 광섬유 번들 고정부(110)를 포함한다. 상기 공기 부상 몸체부(520)는 그 중심에 제1 관통홀(521)을 포함하고 상기 공기 펌프로부터 제공되는 가압 공기를 제공받아 상기 박막 방향으로 분사하도록 다공성 세라믹판(520b)을 포함한다. 상기 공기 부상 몸체부(520)는 토로이달 형상의 상부 공기 부상 몸체부(520a)와 상기 다공성 세라믹판(520b)으로 구성될 수 있다. 상기 상부 공기 부상 몸체부(520a)는 토로이달 형태의 공기 버퍼 공간(524)을 구비하고, 상기 공기 버퍼 공간의 하부면은 상기 다공성 세라믹판(520b)과 접합될 수 있다. 이에 따라, 상기 공기 버퍼 공간으로 유입된 가압 공기는 상기 다공성 세라믹판(520b)의 기공들을 통하여 상기 박막 방향으로 분출될 수 있다. Referring to FIG. 10, the airborne reflection probe 501 may include an airborne body 520; And an optical fiber bundle fixing unit 110. The air floating body 520 includes a porous ceramic plate 520b including a first through hole 521 at a center thereof and receiving the pressurized air provided from the air pump to spray the film in the direction of the thin film. The air floating body 520 may be composed of a toroidal upper air floating body 520a and the porous ceramic plate 520b. The upper air floating body 520a may include an air buffer space 524 having a toroidal shape, and a lower surface of the air buffer space may be bonded to the porous ceramic plate 520b. Accordingly, the pressurized air introduced into the air buffer space may be ejected toward the thin film through the pores of the porous ceramic plate 520b.

상기 광섬유 번들 고정부(110)는 그 중심에 형성된 제2 관통홀(112)을 포함하고 상기 공기 부상 몸체부(520)의 상부면과 결합하여 상기 광섬유 번들(134)의 일단을 상기 제2 관통홀(112)에 고정한다. The optical fiber bundle fixing part 110 includes a second through hole 112 formed at a center thereof, and is coupled to an upper surface of the air floating body part 520 to pass through one end of the optical fiber bundle 134 to the second through hole. It is fixed to the hole (112).

이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. You will understand that. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.

101: 공기 부양 반사 프로브
134: 광섬유 번들101: air flotation reflective probe
134: fiber optic bundle

Claims (16)

광대역 광을 출력하는 광대역 광원;
상기 광대역 광원의 출력광을 제1 광섬유를 통하여 박막이 형성된 샘플에 조사하고 상기 박막에서 다중 반사된 반사광을 수집하여 전달하는 제2 광섬유를 포함하는 광섬유 번들;
상기 제2 광섬유를 통하여 전달된 반사광을 파장에 따라 검출하는 분광 검출부;
입사광이 상기 박막에 조사하도록 상기 광섬유 번들의 일단을 지지하고 상기 박막으로부터 공기 부상시키는 공기 부상 반사 프로브; 및
상기 공기 부상 반사 프로브에 가압 공기를 제공하는 공기 펌프를 포함하고,
상기 공기 부상 반사 프로브는:
공기 부상 몸체부; 및
광섬유 번들 고정부를 포함하고,
상기 공기 부상 몸체부는 그 중심에 제1 관통홀을 포함하고 상기 공기 펌프로부터 제공되는 가압 공기를 제공받아 상기 박막 방향으로 분사하도록 상기 제1 관통홀 주위의 하부면에 배치된 복수의 노즐들을 포함하고,
상기 광섬유 번들 고정부는 그 중심에 형성된 제2 관통홀을 포함하고 상기 공기 부상 몸체부의 상부면과 결합하여 상기 광섬유 번들의 일단을 상기 제2 관통홀에 고정하는 것을 특징으로 하는 공기 부상 박막 두께 측정 장치.A broadband light source for outputting broadband light;
An optical fiber bundle including a second optical fiber that irradiates output light of the broadband light source to a sample on which a thin film is formed through a first optical fiber, and collects and transmits reflected light reflected by the thin film;
A spectroscopic detector detecting the reflected light transmitted through the second optical fiber according to a wavelength;
An airborne reflection probe supporting one end of the optical fiber bundle and causing the air to float from the thin film so that incident light is irradiated onto the thin film; And
An air pump providing pressurized air to the airborne reflective probe,
The airborne reflective probe is:
Air floating body; And
An optical fiber bundle fixture,
The air floating body portion includes a plurality of nozzles disposed at a lower surface around the first through hole so as to include a first through hole at a center thereof and receive pressurized air provided from the air pump and to spray the film in the direction of the thin film. ,
The optical fiber bundle fixing part includes a second through hole formed at a center thereof, and is coupled to an upper surface of the air floating body to fix one end of the optical fiber bundle to the second through hole. . 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 공기 부상 몸체부의 단면은 사각형인 토로이달 형상이고,
상기 광섬유 번들 고정부는 절두 원뿔 형상이고,
상기 공기 부상 몸체부는 그 내부에 토로이달 형태의 공기 버퍼 공간을 구비하고,
상기 노즐들은 상기 공기 부상 몸체부의 하부면에서 일정한 반경을 가지는 원주 상에 일정한 간격으로 배치되고,
상기 노즐들 각각은 상기 공기 버퍼 공간에 연결되는 것을 특징으로 하는 공기 부상 박막 두께 측정 장치.According to claim 1,
The cross section of the air floating body portion has a rectangular toroidal shape,
The optical fiber bundle fixing portion has a truncated cone shape,
The air floating body has a toroidal air buffer space therein,
The nozzles are arranged at regular intervals on the circumference having a constant radius on the lower surface of the air floating body portion,
And each of the nozzles is connected to the air buffer space. 광대역 광을 출력하는 광대역 광원;
상기 광대역 광원의 출력광을 제1 광섬유를 통하여 박막이 형성된 샘플에 조사하고 상기 박막에서 다중 반사된 반사광을 수집하여 전달하는 제2 광섬유를 포함하는 광섬유 번들;
상기 제2 광섬유를 통하여 전달된 반사광을 파장에 따라 검출하는 분광 검출부;
입사광이 상기 박막에 조사하도록 상기 광섬유 번들의 일단을 지지하고 상기 박막으로부터 공기 부상시키는 공기 부상 반사 프로브; 및
상기 공기 부상 반사 프로브에 가압 공기를 제공하는 공기 펌프를 포함하고,
상기 제2 광섬유에 연결되어 상기 반사광을 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트로 분기하는 광섬유 방향성 커플러; 및
상기 광섬유 방향성 커플러의 제1 출력 포트에 연결되는 광검출부를 더 포함하고,
상기 광섬유 방향성 커플러의 제2 출력 포트는 상기 분광 검출부에 연결되는 것을 특징으로 하는 공기 부상 박막 두께 측정 장치.A broadband light source for outputting broadband light;
An optical fiber bundle including a second optical fiber that irradiates output light of the broadband light source to a sample on which a thin film is formed through a first optical fiber, and collects and transmits reflected light reflected by the thin film;
A spectroscopic detector detecting the reflected light transmitted through the second optical fiber according to a wavelength;
An airborne reflection probe supporting one end of the optical fiber bundle and causing the air to float from the thin film so that incident light is irradiated onto the thin film; And
An air pump providing pressurized air to the airborne reflective probe,
An optical fiber directional coupler coupled to the second optical fiber for splitting the reflected light to a first output port and a second output port; And
And a photodetector coupled to the first output port of the optical fiber directional coupler.
And a second output port of the optical fiber directional coupler is connected to the spectroscopic detector. 제1 항에 있어서,
상기 제2 광섬유는 하나이고,
상기 제1 광섬유는 복수 개이고, 상기 제1 광섬유는 상기 제2 광섬유를 둘러싸도록 배열되는 것을 특징으로 하는 공기 부상 박막 두께 측정 장치.According to claim 1,
The second optical fiber is one,
And a plurality of the first optical fibers, and the first optical fiber is arranged to surround the second optical fiber. 제1 항에 있어서,
상기 제2 광섬유는 복수 개이고,
상기 제1 광섬유는 하나이고, 상기 제2 광섬유는 상기 제1 광섬유를 둘러싸도록 배열되는 것을 특징으로 하는 공기 부상 박막 두께 측정 장치.According to claim 1,
The second optical fiber is a plurality,
And the first optical fiber is one, and the second optical fiber is arranged to surround the first optical fiber. 제6 항에 있어서,
상기 제2 광섬유를 구성하는 광섬유들 각각에 연결되어 상기 반사광을 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트로 분기하는 광섬유 방향성 커플러; 및
상기 광섬유 방향성 커플러의 제1 출력 포트에 연결되는 광검출부를 더 포함하고,
상기 광섬유 방향성 커플러의 제2 출력 포트는 상기 분광 검출부에 연결되는 것을 특징으로 하는 공기 부상 박막 두께 측정 장치.The method of claim 6,
An optical fiber directional coupler connected to each of the optical fibers constituting the second optical fiber to branch the reflected light to a first output port and a second output port; And
And a photodetector coupled to the first output port of the optical fiber directional coupler.
And a second output port of the optical fiber directional coupler is connected to the spectroscopic detector. 제7 항에 있어서,
상기 광검출부는 2차원 광검출기인 것을 특징으로 하는 공기 부상 박막 두께 측정 장치.The method of claim 7, wherein
Said photodetector is an airborne thin film thickness measuring apparatus, characterized in that the two-dimensional photodetector. 제4 항에 있어서,
상기 공기 펌프의 압력을 제어하여 상기 박막과 상기 공기 부상 반사 프로브의 하부면 사이의 부상 높이를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 부상 박막 두께 측정 장치.The method of claim 4, wherein
And a control unit for controlling the pressure of the air pump to control the height of the lift between the thin film and the lower surface of the airborne reflective probe. 제9 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 박막과 상기 공기 부상 반사 프로브의 하부면 사이의 부상 높이에 따른 상기 광검출부의 출력 신호를 처리하고,
상기 제어부는 최적 부상 높이를 유지하도록 상기 공기 펌프의 압력을 제어하고,
상기 제어부는 상기 광검출부가 상기 반사광에 의하여 포화된 경우 포화되지 않도록 상기 광대역 광원의 출력광의 세기를 제어하는 것을 특징으로 하는 공기 부상 박막두께 측정 장치.The method of claim 9,
The controller is configured to process an output signal of the light detector according to the height of the lift between the thin film and the bottom surface of the airborne reflective probe,
The control unit controls the pressure of the air pump to maintain the optimum float height,
And the control unit controls the intensity of output light of the broadband light source so as not to saturate when the light detector is saturated by the reflected light. 광대역 광을 출력하는 광대역 광원;
상기 광대역 광원의 출력광을 제1 광섬유를 통하여 박막이 형성된 샘플에 조사하고 상기 박막에서 다중 반사된 반사광을 수집하여 전달하는 제2 광섬유를 포함하는 광섬유 번들;
상기 제2 광섬유를 통하여 전달된 반사광을 파장에 따라 검출하는 분광 검출부;
입사광이 상기 박막에 조사하도록 상기 광섬유 번들의 일단을 지지하고 상기 박막으로부터 공기 부상시키는 공기 부상 반사 프로브; 및
상기 공기 부상 반사 프로브에 가압 공기를 제공하는 공기 펌프를 포함하고,
상기 공기 부상 반사 프로브는 상기 공기 부상 몸체부와 상기 광섬유 번들 고정부 사이에 배치되고 공기 부상 몸체부와 광섬유 번들 고정부 사이의 간격을 조절하는 압전 엑츄에이터를 더 포함하고,
압전 엑츄에이터 구동부는 상기 압전 엑츄에이터를 구동하는 것을 특징으로 하는 공기 부상 박막 두께 측정 장치.A broadband light source for outputting broadband light;
An optical fiber bundle including a second optical fiber that irradiates output light of the broadband light source to a sample on which a thin film is formed through a first optical fiber, and collects and transmits reflected light reflected by the thin film;
A spectroscopic detector detecting the reflected light transmitted through the second optical fiber according to a wavelength;
An airborne reflection probe supporting one end of the optical fiber bundle and causing the air to float from the thin film so that incident light is irradiated onto the thin film; And
An air pump providing pressurized air to the airborne reflective probe,
The airborne reflection probe further includes a piezoelectric actuator disposed between the airborne body portion and the optical fiber bundle fixing portion and adjusting a distance between the airborne body portion and the optical fiber bundle fixing portion,
The piezoelectric actuator drive unit drives the piezoelectric actuator, the airborne thin film thickness measuring apparatus. 제11 항에 있어서,
상기 압전 엑츄에이터는 동일한 각도로 3 분할된 와셔 형상이고,
상기 분할된 압전 엑츄에이터들은 독립적으로 동작하여 상기 박막과 상기 광섬유 번들의 일단 사이의 거리 및 상기 박막의 배치평면에 대한 틸팅 각도를 조절하는 것을 특징으로 하는 공기 부상 박막 두께 측정 장치.The method of claim 11, wherein
The piezoelectric actuator has a washer shape divided into three at the same angle,
The divided piezoelectric actuators operate independently to adjust the distance between the thin film and one end of the optical fiber bundle and the tilting angle with respect to the placement plane of the thin film. 광대역 광을 출력하는 광대역 광원;
상기 광대역 광원의 출력광을 제1 광섬유를 통하여 박막이 형성된 샘플에 조사하고 상기 박막에서 다중 반사된 반사광을 수집하여 전달하는 제2 광섬유를 포함하는 광섬유 번들;
상기 제2 광섬유를 통하여 전달된 반사광을 파장에 따라 검출하는 분광 검출부;
입사광이 상기 박막에 조사하도록 상기 광섬유 번들의 일단을 지지하고 상기 박막으로부터 공기 부상시키는 공기 부상 반사 프로브; 및
상기 공기 부상 반사 프로브에 가압 공기를 제공하는 공기 펌프를 포함하고,
상기 공기 부상 반사 프로브에 장착된 내시경을 더 포함하고,
상기 내시경은 상기 샘플에서 측정 위치를 확인하는 것을 특징으로 하는 공기 부상 박막 두께 측정 장치.A broadband light source for outputting broadband light;
An optical fiber bundle including a second optical fiber that irradiates output light of the broadband light source to a sample on which a thin film is formed through a first optical fiber, and collects and transmits reflected light reflected by the thin film;
A spectroscopic detector detecting the reflected light transmitted through the second optical fiber according to a wavelength;
An airborne reflection probe supporting one end of the optical fiber bundle and causing the air to float from the thin film so that incident light is irradiated onto the thin film; And
An air pump providing pressurized air to the airborne reflective probe,
Further comprising an endoscope mounted to the airborne reflective probe,
The endoscope checks the measurement position in the sample air floating thin film thickness measurement apparatus, characterized in that. 제1 항에 있어서,
상기 공기 부상 반사 프로브의 수직 운동을 가이드하는 수직 운동 가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 부상 박막 두께 측정 장치.According to claim 1,
The airborne thin film thickness measuring apparatus further comprises a vertical motion guide for guiding a vertical motion of the airborne reflective probe. 제1 항에 있어서,
상기 공기 부상 반사 프로브는 상기 제2 관통홀 주위에 배치되어 상기 광섬유 번들의 일단의 수직 위치를 미세 조절하는 압전 엑츄에이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 부상 박막 두께 측정 장치.According to claim 1,
The airborne reflective probe further comprises a piezoelectric actuator disposed around the second through hole to finely adjust the vertical position of one end of the optical fiber bundle. 광대역 광을 출력하는 광대역 광원;
상기 광대역 광원의 출력광을 제1 광섬유를 통하여 박막이 형성된 샘플에 조사하고 상기 박막에서 다중 반사된 반사광을 수집하여 전달하는 제2 광섬유를 포함하는 광섬유 번들;
상기 제2 광섬유를 통하여 전달된 반사광을 파장에 따라 검출하는 분광 검출부;
입사광이 상기 박막에 조사하도록 상기 광섬유 번들의 일단을 지지하고 상기 박막으로부터 공기 부상시키는 공기 부상 반사 프로브; 및
상기 공기 부상 반사 프로브에 가압 공기를 제공하는 공기 펌프를 포함하고,
상기 공기 부상 반사 프로브는:
공기 부상 몸체부; 및
광섬유 번들 고정부를 포함하고,
상기 공기 부상 몸체부는 그 중심에 제1 관통홀을 포함하고 상기 공기 펌프로부터 제공되는 가압 공기를 제공받아 상기 박막 방향으로 분사하도록 다공성 세라믹판을 포함하고,
상기 광섬유 번들 고정부는 그 중심에 형성된 제2 관통홀을 포함하고 상기 공기 부상 몸체부의 상부면과 결합하여 상기 광섬유 번들의 일단을 상기 제2 관통홀에 고정하는 것을 특징으로 하는 공기 부상 박막 두께 측정 장치.A broadband light source for outputting broadband light;
An optical fiber bundle including a second optical fiber that irradiates output light of the broadband light source to a sample on which a thin film is formed through a first optical fiber, and collects and transmits reflected light reflected by the thin film;
A spectroscopic detector detecting the reflected light transmitted through the second optical fiber according to a wavelength;
An airborne reflection probe supporting one end of the optical fiber bundle and causing the air to float from the thin film so that incident light is irradiated onto the thin film; And
An air pump providing pressurized air to the airborne reflective probe,
The airborne reflective probe is:
Air floating body; And
An optical fiber bundle fixture,
The air floating body includes a porous ceramic plate including a first through hole at a center thereof and receiving the pressurized air provided from the air pump to spray the film in the direction of the thin film.
The optical fiber bundle fixing part includes a second through hole formed at a center thereof, and is coupled to an upper surface of the air floating body to fix one end of the optical fiber bundle to the second through hole. .
KR1020180072089A 2018-06-22 2018-06-22 Air Floating Thin Film Thickness Measuring Apparatus KR102039426B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180072089A KR102039426B1 (en) 2018-06-22 2018-06-22 Air Floating Thin Film Thickness Measuring Apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180072089A KR102039426B1 (en) 2018-06-22 2018-06-22 Air Floating Thin Film Thickness Measuring Apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102039426B1 true KR102039426B1 (en) 2019-11-27

Family

ID=68729569

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180072089A KR102039426B1 (en) 2018-06-22 2018-06-22 Air Floating Thin Film Thickness Measuring Apparatus

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102039426B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113059267A (en) * 2021-02-26 2021-07-02 深圳市亚微科技有限公司 Air floatation device for optical device coupling and using method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000048393A (en) * 1998-12-24 2000-07-25 마찌다 가쯔히꼬 Thickness measurement apparatus of thin film using light interference method
US20050217384A1 (en) * 2004-03-30 2005-10-06 Asml Holding N.V. Pressure sensor
KR20070005355A (en) * 2005-07-06 2007-01-10 엘지전자 주식회사 Apparatus for detecting ecectrode with non-contact style

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000048393A (en) * 1998-12-24 2000-07-25 마찌다 가쯔히꼬 Thickness measurement apparatus of thin film using light interference method
US20050217384A1 (en) * 2004-03-30 2005-10-06 Asml Holding N.V. Pressure sensor
KR20070005355A (en) * 2005-07-06 2007-01-10 엘지전자 주식회사 Apparatus for detecting ecectrode with non-contact style

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113059267A (en) * 2021-02-26 2021-07-02 深圳市亚微科技有限公司 Air floatation device for optical device coupling and using method
CN113059267B (en) * 2021-02-26 2022-07-05 深圳市亚微科技有限公司 Air floatation device for optical device coupling and using method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101161881B1 (en) Inspection apparatus for detecting defects in transparent substrates
KR100456352B1 (en) Device for rapidly measuring angle-dependent diffraction effects on finely structured surfaces
TWI426227B (en) Measuring method for topography of moving specimen and a measuring apparatus thereof
KR100334706B1 (en) System for measuring warping, slip displacement, and distribution of wafers in semiconductor processes
US10124462B2 (en) Polishing apparatus
TWI794151B (en) Automated test system for integrated circuits
US7012698B2 (en) Method and arrangement for contactless determination of geometric and optical characteristics
KR20210038947A (en) Test apparatus and test method
KR20150042713A (en) Shape measuring apparatus and shape measuring method
KR102039426B1 (en) Air Floating Thin Film Thickness Measuring Apparatus
CA2628821C (en) Pass-line and tilt insensitive sensor
JP2015087197A (en) Film thickness measuring apparatus and film thickness measuring method
CN105103027A (en) Measurement of focal points and other features in optical systems
US5568252A (en) Method and apparatus for measuring insulation film thickness of semiconductor wafer
WO2000079229A1 (en) Optical devices having toroidal mirrors for performing reflectance measurements
KR101987402B1 (en) Optical measuring system for thicknesses of thin and thick films and 3D surface profile using a polarized pixel array
US20030231694A1 (en) Temperature-measuring device
KR20130088916A (en) Thickness measuring method using laser interferometer
KR20050042470A (en) In-line process and device for measuring the characteristics of a surface coating on a metallugical product
JP5913143B2 (en) Colorimeter
US8792104B2 (en) Use of an optical device for interferometric analysis of the surface condition of an object
TWI769460B (en) Calibration chucks for optical probe systems, optical probe systems including the calibration chucks, and methods of utilizing the optical probe systems
KR102008253B1 (en) Multi channel optical profiler based on interferometer
RU2223462C2 (en) Method and device for evaluating parameters of spatial position and roughness of part surface
KR102057956B1 (en) An Optical Sensing Apparatus Integrated with a Camera

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant