KR100631060B1

KR100631060B1 - 백색광 간섭계를 이용한 투명박막의 두께 및 형상을측정하는 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100631060B1
Application number: KR1020050092978A
Authority: KR
Inventors: 김승우; 김영식
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2004-11-10
Filing date: 2005-10-04
Publication date: 2006-10-04
Also published as: KR20060052004A

Abstract

본 발명은 백색광 간섭계를 이용한 투명박막의 두께 및 형상을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 간섭광을 주파수별로 분광시킨 후 주파수별 제 1간섭무늬를 획득하고 합성간섭광을 주파수별로 분광시킨 후 주파수별 제 2간섭무늬를 획득한다. 제 1간섭무늬를 통해 박막의 두께로 인해 생성되는 위상을 얻고 위상으로부터 박막의 두께정보만을 획득한다. 제 2간섭무늬로부터 위상을 구하고, 박막두께정보가 포함된 박막표면정보를 획득한다. 박막두께정보를 이용해 박막두께정보가 포함된 박막표면정보로부터 박막의 표면정보를 획득한다. 따라서, 본 발명은 별도의 구동 장치 없이 실시간 측정과 한번의 측정으로 한 점 또는 한 선에 대한 처리가 가능하고 외부 진동에 강인한 효과가 있다.

분산형, 간섭계, 백색광,

Description

백색광 간섭계를 이용한 투명박막의 두께 및 형상을 측정하는 장치 및 방법{Apparatus and method for measuring thickness and profile of transparent thin-film by white-light interferometry}

도 1a는 기존의 분산형 백색광 주사 간섭을 이용한 투명 박막 두께 및 표면형상 측정 장치의 구성도.

도 1b는 기존의 백색광 주사 간섭을 이용한 투명 박막 두께 및 표면 형상 측정 장치의 구성도.

도 1c는 기존의 백색광 주사 간섭과 음향 광학 변조 필터를 이용한 투명 박막 두께 및 표면 형상 측정 장치의 구성도.

도 2a는 본 발명의 제 1실시예에 따른 백색광 간섭계를 이용한 투명 박막 두께 및 표면 형상 측정 장치의 구성도.

도 2b는 본 발명의 제 2실시예에 따른 백색광 간섭계를 이용한 투명 박막 두께 및 표면 형상 측정 장치의 구성도.

도 3a는 본 발명의 제 3실시예에 따른 백색광 간섭계를 이용한 투명 박막 두께 및 표면 형상 측정 장치의 구성도.

도 3b는 본 발명의 제 4실시예에 따른 백색광 간섭계를 이용한 투명 박막 두께 및 표면 형상 측정 장치의 구성도.

도 3c는 도 3b 실시예의 원통형 렌즈를 이응해 광을 단면광(Sheet light)으로 만드는 과정을 나타낸 도면.

도 3d는 CCD 면상에 나타나는 정보로서, X축은 측정 영역에서의 한 줄을, Y축은 파장별 광 강도 분포를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명에 따른 박막의 두께와 표면 형상 정보를 동시에 산출해 내는 과정을 나타낸 도면.

도 5는 본 발명에서 측정 대상물이 되는 한 층의 패턴(박막)에 대한 입사광과 반사광, 그리고 투과광을 나타낸 도면.

도 6a는 한 층의 박막에서 반사된 광을 주파수 분석을 했을 때(수학식 6을 Fast Fourier Transform을 했을 때) 얻어지는 주파수 별 광 강도 분포.

도 6b는 도 6a에 표시된 여러 주파수 성분 중 한 성분만을 필터링했을 경우 얻어지는 주파수 별 광 강도 분포.

도 6c는 수학식 14를 FFT를 했을 때 얻어지는 주파수 별 광강도 분포.

도 6d는 투명 박막의 막 두께 산출에 있어서 막 두께와 파수에 따른 위상의 기울기 관계를 나타낸 도면.

도 7은 파장에 따른 굴절률 변화를 Cauchy 방정식으로 곡선 맞춤한 도면,

도 8a는 본 발명의 제 5실시예에 따른 백색광 간섭계를 이용한 투명 박막 두께 및 표면 형상 측정 장치의 구성도,

도 8b는 본 발명의 제 6실시예에 따른 백색광 간섭계와 자동초점조절장치를 이용한 투명 박막 두께 및 표면 형상 측정 장치의 구성도,

도 8c는 본 발명의 제 7실시예에 따른 백색광 간섭계를 이용한 투명 박막 두께 및 표면 형상 측정 장치의 구성도,

도 9는 전술한 실시예 5 내지 8에 적용된 이미징분광기의 상세구성도,

도 10은 본 발명의 제 8실시예에 따른 백색광 간섭계를 이용한 투명 박막두께 및 표면 형상 측정 장치의 구성도,

도 11a 및 도 11b는 제 8실시예의 변형된 구성을 설명하기 위한 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 광원 120 : 제 1빔스플리터

130 : 마이켈슨간섭모듈 140 : 반사경

150 : 집광렌즈 160 : 회절격자

170 : CCD 180 : 측정부

본 발명은 투명박막의 두께 및 형상을 측정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 간섭측정법과 분광측정법을 접목한 분산형 백색광 간섭계를 이용한 투명박막의 두께 및 형상 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

박막 두께와 표면 형상을 동시에 측정할 수 있는 측정법은 아직도 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 분산형 백색광 간섭계에 대한 연구는 1994년 J.Schwider 와 Liang Zhou에 four-step grating에 대한 윤곽을 측정한 이래(J.Schwider, Liang Zhou, "Dispersive interferometric profilometer", Optics Letters, Vol.19, No.13, pp.995∼997), 1996년 U. Schnell(U. Schnell, R.Dandliker, S. Gray, "Dispersive white-light interferometry for absolute distance measurement with dielectric multilayer systems on the targer", Optics Letters, Vol. 21, No. 7, pp.528∼530)에 의해 다층 박막에 대한 표면 형상과 두께 측정이 보고 되었다.

도 1a는 U. Schnell에 의해 제안된 측정 시스템의 구성도를 보여준다.

도 1a는 기존의 분산형 백색광 주사 간섭을 이용한 투명 박막 두께 및 표면형상 측정 장치이다.

도 1a를 참조하면, 백색광원(1)으로부터 출사하는 백색광은 렌즈(2)와 광분할기(3) 및 렌즈(4)를 차례로 지나면서 프리즘(5)에 입사한다. 프리즘(5)은 입사된 백색광의 일부는 반사시키고 나머지 광은 측정물체(6)로 향하도록 한다. 측정물체(6)로 향하는 백색광은 박막이 도포된 측정물체(6)의 측정면에 조사된다. 여기서 프리즘(5)은 한 면이 광분할기와 기준면의 역할을 동시에 수행하여 측정면과 기준면에서 반사된 광의 간섭신호를 생성한다. 이러한 간섭신호는 회절격자(7)를 통과하여 백색광원의 파장별 간섭신호로 분리되어 렌즈(8)를 거쳐 검출기(9)에서 검출된다. 검출기(9)에서 검출된 간섭신호로부터 파장별 위상정보를 계산하고, 박막에서의 수학적 위상 모델과의 검색법을 통하여 기준면에 대한 거리 L과 측정 점에서의 두께 d를 측정한다. 그러나 도 1a의 방법은 1점 측정법으로 거리 L과 두께 d가 한 간섭 신호 안에 포함되어 있어 모드별 분리가 쉽지 않다. 따라서, 두꺼운 막의 두께(L과 d의 크기가 비슷할 경우)를 측정할 경우에는 L과 d의 분리가 쉽지 않아 측정이 어려운 단점이 있다.

이외의 방법으로는 도 1b에서 보는 바와 같이 1999년 Kim에 의해 제안된 백색광 주사 간섭 법을 이용한 방법이 있다.(Seung-Woo Kim, Gee-Hong Kim, "Thickness-profile measurement of transparent thin-film layers by white-light scanning interferometry", Applied Optics, Vol.38, No.28, pp.5968∼5973)

백색광 간섭 신호는 백색광을 구성하는 여러 파장들의 간섭 신호의 중첩으로 구성되며, 각 파장의 간섭 신호에는 분산형 백색광 간섭계의 측정 원리에서와 같이 두께와 형상에 대한 정보를 포함하고 있다. 그리고 이러한 정보에 대한 적절한 수학적 모델을 정립하여, 기존의 측정에서는 오차 요인으로만 간주되었던 측정량으로부터 두께와 형상을 동시에 측정한다. 하지만 이 방법은 도 1b에 도시된 것처럼 간섭무늬를 얻기 위해 별도의 이송 장치(빗금친 부분)를 사용해 광축 방향으로 측정 물체를 이송하므로 실시간 측정이 어렵고 외부 진동에 약하다는 단점이 있다.

또 다른 방법으로는 도 1c에서 보는 바와 같이 음향광학변조필터를 이용하여 미세 박막층에 대한 3차원 형상정보를 측정한다.(김수현, 김대석, 공홍진, 유장우, "음향광학변조필터를 이용한 투명박막의 3차원 형상측정장치" , 2002년 대한민국 특허 출원 제 38873호).

이를 도 1c를 참조하여 설명한다.

도 1c의 예는 차단면이 내장된 마이켈슨 간섭계 모듈과 가시광선 분광영역범위의 주사가 가능한 음향광학변조필터가 결합된 구조이다. 이러한 구조는 차단면을 온/오프시킴으로써 독립적으로 박막의 두께와 표면 형상 정보를 측정해 낼 수 있는 장점이 있다.

도 1c 도시된 바와 같이, 도 1c의 장치는 음향광학변조필터(이하 AOTF라 약칭함)(40)를 백색광 간섭시스템에 적용하여 불투명 금속층(82) 패턴 위에 도포된 투명한 미세박막층(83)으로 이루어진 다층 구조의 측정부(80)에 대해 단색 광의 간섭현상을 이용한 측정 두께에 관한 정보와 형상에 관한 정보를 분리하여 독립적으로 측정할 수 있는 구조이다.

AOTF(40)는 공학용 밴드 패스필터(Band-Pass Filter)의 일종으로, 음향광학 결정면에 입사된 단색광(이하 백색광이라 함)에 대하여 회절격자의 역할을 하는 동시에 조건을 만족하는 특정한 파장만을 선별하는 매우 좁은 대역폭을 가진 광학필터이다.

백색광이 출사되는 광원(10)은 약 70W 정도의 텅스텐-할로겐 램프이며, 출사방향으로 싱글모드 광파이버(11)의 일측이 연결되어 있어 출사되는 백색광을 광파이버(11)의 타측으로 전송한다.

광파이버(11)의 타측에는 고정부재(12)가 위치하는데, 중앙의 핀홀에 광파이버(11)의 타측이 대응 연결되어 있다. 핀홀을 통해 출사되는 백색광은 핀홀을 중심으로 퍼져나가게 된다.

이때 고정부재(12)의 전면인 백색광의 출사방향으로 소정거리를 두고 제 1볼록렌즈(13)에 위치한다. 백색광은 제 1볼록렌즈(13)를 투과하면서 일정한 폭으로 정렬된다. 제 1볼록렌즈(13)를 투과한 백색광은 제 1볼록렌즈(13)에 소정거리를 두고 위치하는 제 1빔스플리터(20)에 입사된다. 제 1빔스플리터(20)는 입사되는 백색 광을 50 : 50의 비율로 분리시킬 수 있는 무편광 큐브(Non Polarized Cube) 형태로, 분리는 동시에 진행되는 것이 아닌 측정과정에 따라 순차적으로 이루어진다.

제 1빔스플리터(20)의 반사각은 백색광의 입사방향에 대해 약 45˚정도이므로, 반사되는 백색광은 입사방향에 수직하게 반사된다. 제 1빔스플리터(20)의 반사각에 대응하여 제 2볼록렌즈(31)가 위치한다. 제 2볼록렌즈(31)는 제 1볼록렌즈(13)에 비해 상반된 자세를 갖는다. 즉, 제 1볼록렌즈(13)가 투과되는 백색광을 일정한 폭을 갖도록 정렬하는 것과는 달리 투과되는 백색광의 폭을 진행방향에 따라 한 지점에 모아지도록 하는 초점 맞추기가 실시된다. 제 2볼록렌즈(31)를 투과한 백색광이 한 지점에 모아지는 즉 초점이 맞추어지는 곳이 제 2빔스플리터(32)이다. 이 때 제 2빔스플리터(32)에 도달한 백색광의 일부는 기준면(33)을 향해 반사되고, 다른 일부는 그대로 투과하여 측정부(80)에 조사된다.

이 때 기준면(33)의 전면에는 소정간격을 두고 블록킹 플레이트(34)가 위치한다. 블록킹 플레이는 기준면(33)과 근접한 위치에서 서로 평행한데, 기준면(33)으로 입사되는 백색광을 선택적으로 차단한다.

이와 같이 제 2볼록렌즈(31) 및 제 2빔스플리터(32) 및 기준면(33)으로 이루어진 시스템이 마이켈슨 간섭모듈(30)이며, 여기에 블록킹 플레이트(34)가 포함됨으로써, 블록킹 플레이트(34)의 선택적인 백색광 차단에 따라 2가지 모드로 동작하게 된다.

아울러 제 2빔스플리터(32)에 의해 분리되어 기준면(33)과 측정부(80)에 각각 입사되었던 백색광은 특히 측정부(80)에 조사되면서 파장의 변화를 일으키게 된 다.

이러한 변화는 형상정보와 두께 정보를 갖음으로 인해 발생되는 것으로, 이러한 각 정보를 블록킹 플레이트(34)의 동작여하에 따른 각 모드에 따라 분리하여 측정할 수 있다.

이와 같이 조사되었던 백색광은 다시 반사되어 제 2빔스플리터(32)를 투과한 뒤, 제 2볼록렌즈(31)를 투과하면서 진행폭이 다시 정렬된다. 그리고 제 1빔스플리터(20)를 투과하여 제 1빔스플리터(20)를 사이에 두고 제2볼록렌즈(31)와 대면하는 AOTF(40)에 입사된다.

AOTF(40)는 앞에서 언급되었듯이 특정 대역의 단파장만을 선택적으로 주사하게 되는데, 본 예에 사용되고 있는 AOTF(40)는 비공선 타입(Non-collinear Type)이고, 필터링 범위가 약 400nm ∼ 650nm 정도이며, 분해능이 약 1nm ∼ 5.1nm 정도이다.

이러한 AOTF(40)는 음향광학적 특성을 지닌 백색광 즉, 두께정보 또는 형상 정보를 담고 있는 대역의 백색광(또는 단파장광)만을 그렇지 않은 대역의 백색광과 분리하여 얻을 수 있도록 필터링한다. 이러한 AOTF(40)는 음향광학적 흡수체와, 구동소자 및 백색광이 조사되는 음향광학적 결정면으로 이루어져 있는데, 결정면은 크리스탈 결정으로 이루어져 있어 백색광이 조사될 경우 구동소자에 의해 발생되는 음향학적 웨이브에 의해 굴절률 변화가 일어난다.

이 때 결정면의 표면에는 움직이는 3차원의 회절격자가 형성되어 있어 조사되는 백색광이 부딪히면서 회절현상이 일어난다. 그러면 병렬 분리되어 파장별 스 펙트럼 이미지 즉, 분광 이미지를 얻을 수 있는데, 이 때 AOTF(40)를 통해 분리된 백색광은 +1차와 -1차로 구분하였을 때 이 중 -1차를 선택하고, +1차는 설치된 차단부재(60)에 부딪혀 흡수됨으로써 소멸된다.

CCD센서(70)는 픽셀수가 약 752 x 582개 정도이고, 하나의 픽셀 크기가 약 11.1㎛ x 11.2㎛ 정도인 사양을 갖고 있다. 이와 같이 선택된 백색광의 진행방향에는 제 3볼록렌즈(50)가 설치되어 있다. 제 3볼록렌즈(50)를 투과한 백색광은 CCD센서(70)에 초점이 맞추어져 집중 조사됨으로써 결상된다.

그리고 CCD센서(70)에 결상된 백색광은 분광 이미지로서 얻을 수 있으며, 이를 스캔하여 각 정보의 추출이 가능하다. 그리고 각 추출된 정보에서 얻어진 최대점 정보를 이용하여 측정부(80)에서의 미세박막층(83)의 표면에 대한 형상정보를 최종 획득할 수 있다.

하지만 음향광학변조필터를 이용해 일정 파장대역의 백색광을 선별해 측정하기 때문에 음향광학변조필터의 필터링 범위와 분해능이 시스템의 성능에 큰 영향을 미치고, 특정 대역의 단파장을 선택적으로 스캐닝하는 문제로 실시간 측정과 외부 진동에 약하게 된다. 그리고 박막의 두께와 표면 형상을 독립적으로 얻기 위해서는 차단면을 하드웨어적으로 온/오프시켜야 하기 때문에 동시에 두 정보를 한번에 얻기에 어려운 점이 있다. 또한 박막의 두께와 표면 형상에 관한 복수개의 미지수를 수치해석적인 리스트 스퀘어 피팅 방식을 이용해 구하기 때문에 측정 시간이 매우 긴 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 실시예들의 문제점을 해결할 수 있도록 분산형의 백색광 간섭계를 이용한 임의의 한 점에 대한 단층의 투명 박막의 두께와 표면형상을 동시에 측정할 수 있는 백색광 간섭계를 이용한 투명박막의 두께 및 형상을 측정하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 백색광 간섭계를 이용한 투명박막의 두께 및 형상을 측정하는 방법은 박막이 코팅된 측정물의 박막의 두께정보와 박막의 표면형상정보를 획득하는 방법에 있어서, 백색광을 임의 방향의 편광광으로 만든 후 수평편광광과 수직편광광으로 분리하는 제1단계와, 수평편광광(혹은 수직편광광)을 박막이 코팅된 측정물에 입사시키고, 수직평광광(혹은 수평편광광)은 기준면에 입사시키는 제2단계와, 측정물에 입사된 광이 박막의 상층부와 하층부에서 반사되면서 간섭되어 간섭광을 생성시키는 제3단계와, 기준면에 입사된광을 반사시켜 반사광을 얻고 상기 제3단계의 간섭광과 합쳐 합성간섭광을 생성시키는 제4단계와 제3단계의 간섭광을 주파수별로 분광시킨 후 주파수별 간섭무늬를 획득하는 제5단계와, 제4단계의 합성간섭광을 주파수별로 분광시킨 후 주파수별 간섭무늬를 획득하는 제6단계와, 제5단계의 주파수별 간섭무늬를 통해 박막의 두께로 인해 생성되는 위상을 얻고 상기 위상으로부터 박막의 두께정보만을 획득하는 제7단계와, 제6단계의 주파수별 간섭무늬로부터 위상을 구하고, 박막두께정보가 포함된 박막표면정보를 획득하는 제8단계, 및 제7단계에서 획득한 박막두께정보를 이용해 상기 제8단계에서 획득한 박막두께정보가 포함된 박막표면정보로부터 박막의 표 면정보만을 획득하는 제9단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 백색광 간섭계를 이용한 투명박막의 두께 및 형상을 측정하는 방법은 박막이 코팅된 측정물의 박막의 두께정보와 박막의 표면형상정보를 획득하는 방법에 있어서, 백색광을 출사하는 광원을 광분할기를 적용하여 2개로 분할하는 제1단계와, 제1단계에서 분할된 2개의 백색광 중 하나의 백색광을 박막을 입힌 측정물에 입사시킨 후 박막의 상층부와 박막의 하층부에서 반사되는 광으로 간섭광을 획득하는 제2단계와 제1단계에서 분할된 2개의 백색광 중 나머지 하나의 백색광을 기준면에 입사시킨 후 반사시켜 반사광을 획득하는 제3단계와, 제2단계의 간섭광과 제3단계의 반사광을 합쳐 합성간섭광을 생성시키는 제4단계와 제2단계의 간섭광을 주파수별로 분광시킨 후 주파수별 간섭무늬를 획득하는 제5단계와, 제4단계의 합성간섭광을 주파수별로 분광시킨 후 주파수별 간섭무늬를 획득하는 제6단계와, 제4단계의 주파수별 간섭무늬로부터 위상을 구하여 박막두께정보만을 획득하는 제7단계와, 제6단계의 간섭무늬를 통해 위상을 구하여 박막의 두께정보가 포함된 박막의 표면정보를 획득하는 제8단계, 및 제7단계에서 획득한 박막두께정보를 이용해 상기 제8단계에서 획득한 박막두께정보가 포함된 박막표면정보로부터 박막의 표면정보만을 획득하는 제9단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 간섭무늬로부터 위상을 구하는 단계는 간섭무늬를 수학식으로 모델링하는 단계(단층 박막의 두께를 측정하는 경우 수학식 6참조, 단층 박막의 형상을 측정하는 경우 수학식 12 참조)와, 간섭무늬에 실려 있는 저주파 성분들을 제거하기 위해 고주파 필터링하는 단계와, 저주파 성분이 제거된 간섭무 늬에서 Envelope 성분을 제거하여 박막의 두께와 형상 정보를 담고 있는 위상 값으로만 이루어진 코사인 함수로 정리하는 단계(단층 박막의 두께를 측정하는 경우 수학식 8참조, 단층 박막의 형상을 측정하는 경우 수학식 14참조)와, Fast Fourier Transform을 한 후 양의 주파수 성분만 취한다음, 다시 Inverse Fast Fourier Transform하는 단계와, Inverse Fast Fourier Transform한 결과에 자연로그를 취하여 허수부가 바로 위상 값이 되도록 변환시킨 후 상기 위상값을 구하는 단계(단층 박막의 두께를 측정하는 경우 수학식 10참조, 단층 박막의 형상을 측정하는 경우 수학식 16참조)와, 주파수에 따른 위상값의 기울기와 박막의 굴절률 N으로부터 박막의 두께와 형상을 구하는 단계(수학식 7 및 수학식 17 내지 19 참조);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 백색광 간섭계를 이용한 투명박막의 두께 및 형상을 측정하는 장치는 임의의 박막의 두께와 박막의 표면형상을 측정하는 장치에 있어서 백색광을 출사하는 광원과, 백색광을 임의의 방향으로 편광광으로 만드는 편광장치와, 상기 편광광을 수평편광광과 수직편광광으로 분리하는 편광 광분활기로 구성되며, 상기 수평편광광을 박막을 입힌 측정물에 입사시킨 후 박막의 상층부와 박막의 하층부에서 반사되는 광으로 간섭광을 획득하고, 상기 수직편광광을 기준면에 입사시킨 후 반사시켜 반사광을 획득하며, 상기 간섭광의 위상을 구한 후 상기위상으로부터 박막두께정보만을 획득하고, 상기 간섭광과 상기 반사광을 간섭시켜 얻은 합성간섭광으로부터 위상을 구한 후 상기 합성간섭광의 위상으로부터 박막의 두께정보가 포함된 박막의 표면정보를 획득하며, 상기 간섭광으로 얻는 박막두께 정보와 합성간섭광으로부터 얻은 박막의 두께정보가 포함된 박막의 표면정보로부터 박막의 두께정보와 박막의 표면정보를 획득하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 간섭광으로부터 위상을 구하기 위하여 상기 간섭광을 주파수별로 분광시켜 분광광을 얻는 회절격자와, 상기 분광광을 획득하는 영상 획득부를 구비하며, 상기 분광광을 영상처리와 알고리즘을 적용하여 위상을 구하고, 상기 합성간섭광으로부터 위상을 구하기 위하여 합성간섭광을 얻는 45˚편광판과 상기 합성간섭광을 주파수별로 분광시켜 분광광을 얻는 회절격자와 상기 분광광을 획득하는 영상획득부를 구비하며, 상기 합성간섭광으로부터 얻은 분광광을 영상처리와 알고리즘을 적용하여 위상을 획득함으로써, 박막의 두께정보와 박막의 표면정보를 획득하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 백색광 간섭계를 이용한 투명박막의 두께 및 형상을 측정하는 장치는 임의의 박막의 두께와 박막의 표면형상을 측정하는 장치에 있어서 백색광을 출사하는 광원과, 상기 백색광을 분할하는 광분활기로 구성되며, 상기 광분활기에서 분할된 일부 백색광은 박막을 입힌 측정물에 입사시킨 후 박막의 상층부와 박막의 하층부에서 반사되는 광으로 간섭광을 획득하고, 상기 광분활기에서 분할된 나머지 백색광은 기준면에 입사시킨 후 반사시켜 반사광을 획득하되 반사광을 차단할 수 있는 차단판을 구비하며, 상기 간섭광의 위상을 구하기 위해 상기 차단판을 작동시켜 반사광을 차단한 후 간섭광으로부터 위상을 구하여 박막두께정보만을 획득하고, 상기 차단판을 제거하여 상기 간섭광과 상기 반사광을 간섭시켜 얻은 합성간섭광으로부터 위상을 구한 후 상기 합성간섭광의 위상으로부터 박막의 두 께정보가 포함된 박막의 표면정보를 획득하며, 상기 간섭광으로 얻는 박막두께 정보와 합성간섭광으로부터 얻은 박막의 두께정보가 포함된 박막의 표면정보로부터 박막의 두께정보와 박막의 표면정보를 획득하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 간섭광과 상기 합성간섭광으로부터 위상을 구하기 위하여 주파수별로 분광시켜 분광광을 얻는 회절격자와, 상기 분광광을 획득하는 영상획득부를 구비하며, 상기 분광광을 영상처리와 알고리즘을 적용하여 위상을 획득함으로써, 박막의 두께정보와 박막의 표면정보를 획득하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 백색광 간섭계를 이용한 투명박막의 두께 및 형상을 측정하는 장치는 임의의 박막의 두께와 박막의 표면형상을 측정하는 장치에 있어서 백색광을 출사하는 광원과, 백색광을 임의의 방향으로 편광광으로 만드는 편광장치와, 상기 편광광을 수평편광광과 수직편광광으로 분리하는 편광 광분활기로 구성되며, 상기 수평편광광을 박막을 입힌 측정물에 입사시킨 후 박막의 상층부와 박막의 하층부에서 반사되는 광으로 간섭광을 획득하고, 상기 수직편광광을 기준면에 입사시킨 후 반사시켜 반사광을 획득하며, 상기 간섭광의 위상을 구하기 위하여 상기 간섭광을 주파수별로 분광시켜 분광광을 얻는 회절격자와, 상기 분광광을 획득하는 영상획득부를 구비하며, 상기 분광광을 영상처리와 알고리즘을 적용하여 위상을 구한 후 상기위상으로부터 박막두께정보만을 획득하고, 상기 간섭광과 상기 반사광을 간섭시켜 얻은 합성간섭광으로부터 위상을 구하기 위하여 합성간섭광을 얻는 45˚ 편광판과 상기 합성간섭광을 주파수별로 분광시켜 분광광을 얻는 회절격자와 상기 분광광을 획득하는 영상획득부를 구비하며, 상기 합성간섭광으로부터 얻은 분광광 을 영상처리와 알고리즘을 적용하여 위상을 구한 후 상기 합성간섭광의 위상으로부터 박막의 두께정보가 포함된 박막의 표면정보를 획득하며, 상기 간섭광으로 얻는 박막두께 정보와 합성간섭광으로부터 얻은 박막의 두께정보가 포함된 박막의 표면정보로부터 박막의 두께정보와 박막의 표면정보를 획득하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 간섭광과 상기 반사광과 상기 합성간섭광을 라인형태로 얻기위해 원통형 렌즈를 사용하며, 상기 라인형태의 간섭광과 상기 라인형태의 합성간섭광으로부터 주파수별 간섭무늬를 얻기위해 원통형 렌즈를 사용하여 박막의 두께정보와 박막의 표면정보를 획득하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 백색광 간섭계를 이용한 투명박막의 두께 및 형상을 측정하는 장치는 백색광을 출사하는 광원과, 백색광을 임의의 방향으로 편광광으로 만드는 편광장치와, 상기 편광광을 수평편광광과 수직편광광으로 분리하는 편광 광분할기와, 광축방향으로 상기 박막의 측정면을 주사 이동시키기 위한 압전구동기, 및 광경로차에 의한 간섭무늬를 획득하기 위한 CCD로 구성되며, 상기 수평편광광을 박막을 입힌 측정물에 입사시킨 후 박막의 상층부와 박막의 하층부에서 반사되는 광으로 간섭광을 획득하고, 상기 수직편광광을 기준면에 입사시킨 후 반사시켜 반사광을 획득하며, 상기 간섭광의 위상을 구한 후 상기위상으로부터 박막두께정보만을 획득하고, 상기 간섭광과 상기 반사광을 간섭시켜 얻은 합성간섭광으로부터 위상을 구한 후 상기 합성간섭광의 위상으로부터 박막의 두께정보가 포함된 박막의 표면정보를 획득하며, 상기 간섭광으로 얻는 박막두께 정보와 합성간섭광으로부터 얻은 박막의 두께정보가 포함된 박막의 표면정보로부터 박막의 두께정보와 박막의 표면정보를 획득하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 간섭광과 합성간섭광으로부터 하나의 라인에 대한 파장별 광 강도분포를 얻기 위한 이미징분광기를 포함하며, 이미지 분광기에서 얻은 각 라인에 대한 파장별 광 강도분포를 분석하여, 박막의 두께정보와 박막의 표면정보를 획득하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 상기한 투명박막의 두께 및 형상을 측정하는 장치는 자동초점조절장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도 2 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 기술하기로 한다.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 백색광 간섭계를 이용한 투명 박막 두께 및 표면 형상 측정 장치의 실시예이며, 이하의 실시예들은 크게 박막의 두께 측정모드와 박막의 표면형상 측정모드로 구성된다. 박막 두께 측정모드는 박막의 상층부와 하층부에서 각각 반사되는 광 경로차에 의한 광 간섭신호(박막 두께 정보)를 갖는 간섭광을 분석한다. 또한, 박막 표면 형상 측정모드는 기준면과 박막에서 각각 반사되어 광 경로차에 의한 광 간섭신호(박막 형상 정보)를 갖는 합성간섭광을 분석한다.

도 2a는 본 발명의 제 1실시예에 따른 백색광 간섭계를 이용한 투명 박막 두께 및 표면 형상 측정 장치의 구성도이며, 마이켈슨 간섭계 모듈에 내장된 차단면을 이용하여 두께 와 표면 형상 정보를 얻어내는 예를 설명한다.

도 2a의 백색광 간섭계를 이용한 투명 박막 두께 및 표면 형상 측정 장치는 차단면이 내장된 마이켈슨 간섭계 모듈(130)과 집광렌즈와 회절격자를 이용해 실시간으로 측정 영역에 대한 정보를 얻을 수 있는 구조이다. 이러한 구조는 차단면을 온/오프시킴으로써 독립적으로 박막의 두께와 표면 형상 정보를 측정해 낼 수 있다.

도 2a의 장치는 불투명 금속층(미도시) 패턴 위에 도포된 투명한 미세박막층(미도시)으로 이루어진 다층 구조의 측정부(180)에 대해 단색 광의 간섭현상을 이용한 측정 두께에 관한 정보와 형상에 관한 정보를 분리하여 독립적으로 측정할 수 있는 구조이다.

광원(100)은 백색광을 출사하는 텅스텐-할로겐 램프이며, 출사방향으로 싱글모드 광파이버(111)의 일측이 연결되어 있어 출사되는 백색광을 광파이버(111)의 타측으로 전송한다.

광파이버(111)의 타측에는 고정부재(112)가 위치하는데, 중앙의 핀홀에 광파이버(111)의 타측이 대응 연결되어 있다. 핀홀을 통해 출사되는 백색광은 핀홀을 중심으로 퍼져나가게 된다.

이때 고정부재(112)의 전면인 백색광의 출사방향으로 소정거리를 두고 제 1볼록렌즈(113)에 위치한다. 백색광은 제 1볼록렌즈(113)를 투과하면서 일정한 폭의 평행광으로 출사된다. 제 1볼록렌즈(113)를 투과한 백색광은 제 1볼록렌즈(113)에 소정거리를 두고 위치하는 제 1빔스플리터(120)에 입사된다. 제 1빔스플리터(120)는 입사되는 백색광을 50 : 50의 비율로 분리시킬 수 있는 무편광 큐브(Non Polarized Cube) 형태로, 분리는 동시에 진행되는 것이 아닌 측정과정에 따라 순차 적으로 이루어진다.

제 1빔스플리터(120)의 반사각은 백색광의 입사방향에 대해 약 45˚정도이므로, 반사되는 백색광은 입사방향에 수직하게 반사된다. 제 1빔스플리터(120)의 반사각에 대응하여 제 2볼록렌즈(131)가 위치한다. 제 2볼록렌즈(131)는 제 1볼록렌즈(113)에 비해 상반된 자세를 갖는다. 즉, 제 1볼록렌즈(113)가 투과되는 백색광을 평행광으로 출사하는 것과는 달리 제 2볼록렌즈(131)는 투과되는 백색광의 폭을 진행방향에 따라 한 지점에 모아지도록 하는 초점 맞추기가 실시된다. 제 2볼록렌즈(131)를 투과한 백색광이 한 지점에 모아지는 즉 초점이 맞추어지는 곳이 제 2빔스플리터(132)이다. 이 때 제 2빔스플리터(132)에 도달한 백색광의 일부는 기준면(133)을 향해 반사되고, 다른 일부는 그대로 투과하여 측정부(180)에 조사된다.

이 때 기준면(133)의 전면에는 소정간격을 두고 블록킹 플레이트(134)가 위치한다. 블록킹 플레이트(134)는 기준면(133)과 근접한 위치에서 서로 평행한데, 기준면(133)으로 입사되는 백색광을 선택적으로 차단한다.

이와 같이 제 2볼록렌즈(131) 및 제 2빔스플리터(132) 및 기준면(133)으로 이루어진 시스템이 마이켈슨 간섭모듈(130)이며, 여기에 블록킹 플레이트(134)가 포함됨으로써, 블록킹 플레이트(134)의 선택적인 백색광 차단에 따라 2가지 모드로 동작하게 된다.

아울러 제 2빔스플리터(132)에 의해 분리되어 기준면(133)과 측정부(180)에 각각 입사되었던 백색광은 특히 측정부(180)에 조사되면서 파장의 변화를 일으키게 된다. 이러한 변화는 형상정보와, 두께 정보를 갖음으로 인해 발생되는 것으로, 이 러한 각 정보를 블록킹 플레이트(134)의 동작여하에 따른 각 모드에 따라 분리하여 측정할 수 있다.

이와 같이 조사되었던 백색광은 다시 반사되어 제 2빔스플리터(132)를 투과한 뒤, 제 2볼록렌즈(131)를 투과하면서 진행폭이 다시 정렬되어 평행광이 된다. 그리고 제 1빔스플리터(120)와 반사경(140)에서 반사되어 집광렌즈(150)에 입사된다. 그리고, 집광렌즈(150)를 통과한 광은 회절격자(160)에 부딪히면서 회절현상이 일어난다. 이렇게 회절격자(160)를 통과하면서 회절된 백색광은 CCD(170)에 의해 검출되어 박막의 두께 정보와 표면 형상정보를 갖는 간섭신호로 획득된다.

즉, 이러한 과정을 모드별로 살펴보면, 먼저 박막두께정보를 획득하기 위해 광분할기(120)에서 분할된 백색광은 박막을 입힌 측정부(180)에 입사되어 박막의 상층부와 박막의 하층부에서 반사되어 간섭광을 획득하고 간섭광의 위상을 구하기 위해 블록킹 플레이트(134)가 온되어 박막의 두께 정보만을 획득할 수 있다. 그리고, 형상정보를 획득하기 위해 블록킹 플레이트(134)를 오프시켜 광분할기(120)에서 분할된 백색광으로부터 측정부(180)에서 반사된 간섭광과 기준면(133)으로부터의 반사광을 간섭시켜 합성간섭광을 획득하여 박막의 형상정보를 획득할 수 있다. 즉, 합성간섭광의 위상으로부터 박막의 두께정보가 포함된 박막의 표면정보를 획득하게 되는데, 간섭광으로 얻는 박막두께정보와 합성간섭광으로부터 얻은 박막의 두께정보가 포함된 박막의 표면정보로부터 박막의 두께정보와 박막의 표면정보를 획득한다.

이러한 과정을 단계별로 살펴보면, 백색광을 출사하는 광원을 광분할기를 적 용하여 2개로 분할하고 분할된 2개의 백색광 중 하나의 백색광을 박막을 입힌 측정부에 입사시킨 후 박막의 상층부와 박막의 하층부에서 반사되는 광으로 간섭광을 획득한다. 그리고 분할된 2개의 백색광 중 나머지 하나의 백색광을 기준면에 입사시킨 후 반사시켜 반사광을 획득한다. 여기서, 간섭광과 반사광을 합쳐 합성간섭광을 생성한다.

도 2b는 본 발명의 제 2실시예에 따른 백색광 간섭계를 이용한 투명박막의 두께 및 형상을 측정하는 장치의 구성도이며, 빛의 편광을 이용하여 박막의 두께 및 표면 형상 정보를 직접 분리해 내어 실시간으로 측정한다.

도 2b는 광원(211)으로부터 출사되는 백색광은 콜리메이팅렌즈(212)를 통과하면서 평행광이 되어 편광장치(213)로 입사된다. 편광장치(213)는 기준면과 측정면에 입사된 광의 강도를 서로 비슷하게 만들어 주는 역할을 하며 입사되는 평행광을 임의의 편광 상태의 광으로 출사한다. 즉, 편광장치(213)는 수평, 수직의 편광된 광의 크기를 똑같이 맞추는 것이며 수평편광된 광(214)과 수직편광된 광(215)은 각각 분리되어 측정면(252)과 기준면(241)에 입사된다. 측정면(252)의 박막의 두께에 의해 형성된 간섭신호는 수평편광된 광(214)이며 이 수평편광된 광(214)은 측정면(252)에서 반사되어 간섭광으로 출사하고, 기준면(241)에 의해 반사된 광은 수직편광된 광(215)이며, 이 수직편광된 광(215)은 기준면(241)으로부터 반사광을 출사한다. 이 두개의 광(214, 215)이 광분할기(231)를 통해 다시 광분할기(221, 261)에 차례로 입사된다. 광분할기(261)는 입사되는 광은 반사하여 박막 두께 측정을 위해 수평편광장치(271)쪽으로 출사하고, 투과하여 박막 형상 측정을 위해 편광기(281) 쪽으로 출사한다. 수평편광장치(271)는 수평편광된 광인 간섭광만 통과시켜 집광렌즈(272)를 통해 회절격자(273)에 입사시킨다. 회절격자(273)는 분광된 광을 CCD(274)로 보내 한 점에 대한 파장별 강도 분포를 얻는다. 한편, 편광기(281)는 수평 편광된 광(214)인 간섭광자 수직 편광된 광(215)인 반사광을 서로 간섭시켜 합성간섭광을 획득하고 회절격자(283)에 투과시켜 CCD(284)에서 주파수별로 분광된 분광광을 획득한다. 이러한 합성간섭광으로부터 얻은 분광광을 영상처리와 알고리즘을 적용하여 위상을 구한 후 합성간섭광의 위상으로부터 박막의 두께정보가 포함된 박막의 표면정보를 획득하며, 간섭광으로 얻은 박막두께 정보와 합성간섭광으로부터 얻은 박막의 두께정보가 포함된 박막의 표면정보로부터 박막의 두께정보와 박막의 표면정보를 획득한다.

이러한 과정을 단계별로 살펴보면, 백색광을 임의의 편광광으로 만든 후 수평편광광과 수직편광광으로 분리하고 수평편광광을 박막이 코팅된 측정면에 입사시키고, 수직편광광을 기준면에 입사시킨다. 그리고, 측정면에 입사된 광이 박막의 상층부와 하층부에서 반사되면서 간섭되어 간섭광을 생성시키고, 기준면에 입사된 광을 반사시켜 반사광을 생성한다. 그리고 간섭광과 반사광을 합쳐 합성간섭광을 생성한다.

도 3a는 본 발명의 제 3실시예에 따른 백색광 간섭계를 이용한 투명박막의 두께 및 형상을 측정하는 장치의 구성도이다.

도 3a의 실시예는 전술한 도 2a의 제 1실시예와 동일한 구성의 장치계이나, 차이점은 집광렌즈가 원통형의 렌즈(331, 350)로 대체된다. 그리고 나머지 구성들 은 도 2a와 동일 참조부호에 대해서는 동일한 기능을 수행하므로 상세한 설명은 생략한다. 도 3a에 보면, 원통형의 렌즈(331, 350)는 측정영역을 한점에서 한 줄로 확장한다.

도 3b는 본 발명의 제 4실시예에 따른 백색광 간섭계를 이용한 투명박막의 두께 및 형상을 측정하는 장치의 구성도이다.

도 3b의 실시예는 전술한 도 2b의 제 2실시예와 동일한 구성의 장치이나, 차이점은 집광렌즈가 원통형의 렌즈(342, 351, 372, 382)로 대체된다. 그리고 나머지 구성들은 도 2b와 동일 참조부호에 대해서는 동일한 기능을 수행하므로 상세한 설명은 생략한다. 도 3b에 보면, 원통형의 렌즈(342, 351, 372, 382)는 측정영역을 한 점에서 한 선으로 확장한다.

도 3c는 도 2b와 도 3b 실시예의 원통형 렌즈를 이용해 광을 단면광(Sheet light)으로 만드는 과정을 나타낸 도면이다. 즉, 도 3c의 원통형 렌즈는 광의 모양을 P의 위치에 단면광으로 만들어 준다.

또한, 도 3d는 2차원 CCD 면상에 나타나는 정보로서, X축은 측정 영역에서의 한 줄을, Y축은 파장별 광 강도 분포를 나타낸 도면이다. 즉, 제 3내지 제 4실시 예에서 사용되는 원통형렌즈에 의해 측정영역이 한 점에서 한 줄로 확장될 때 CCD면상에 나타나며, CCD의 X축에 나타난 각 픽셀은 측정 영역인 한 줄의 각 점을 나타내며, CCD의 Y축에 나타난 각 픽셀은 파장별 광 강도 분포를 보여준다.

이하, 도 4내지 도 8을 참조하여 전술한 제 1 내지 제 4실시예에서의 간섭계를 이용한 투명박막의 두께 및 형상을 측정하는 장치에 의해 얻어진 간섭신호를 이 용하여 투명박막의 두께 및 형상을 측정하는 방법을 더욱 상세히 설명한다.

이하의 간섭신호는 간섭광과 합성간섭광을 말한다.

도 4는 본 발명에 따른 박막의 두께와 표면 형상 정보를 동시에 산출해 내는 과정을 나타낸 도면이다.

도 4는 측정물체인 박막 구조물에서 박막의 두께정보와 형상정보를 각각 따로 구해내 최종적으로 박막의 표면 형상 및 두께 정보를 얻는 것을 나타낸다. 표면의 형상정보는 h로 나타내며 두께 정보는 d로 나타낸다.

도 5는 도 4의 측정물체인 박막의 한 층의 패턴(박막)에 대한 입사광과 반사광, 그리고 투과광을 나타낸 도면이다.

도 5를 보면, 박막의 상층부에서 반사된 광을 E_r1이라 하고, 박막의 하부층부에서 반사된 광을 E_r2, E_r3,...이라 하면 박막의 두께 d를 산출하기 위한 알고리즘은 다음의 수학식 1 내지 수학식 11로부터 얻을 수 있으며, 박막의 형상 L을 산출하기 위한 알고리즘은 다음의 수학식 12 내지 수학식 19로부터 얻을 수 있다.

알고리즘을 간략히 설명하면, 전술한 장치를 통해 얻은 간섭신호(여기서는 간섭광의 간섭신호를 말함)를 고주파 필터링등의 필터링을 하여 필요없는 저주파 성분을 제거한 후 FFT를 수행한다. 그리고, 다시 IFFT를 수행하여 최종적인 간섭 무늬의 위상값만을 구하게 된다. 이때의 위상값에는 박막의 두께와 형상정보가 포함되어 있으므로 두개의 값을 분리하여 독립적으로 구할 수 있다.

우선, 박막의 두께 d를 산출하기 위한 알고리즘에 대해 설명한다. 도 5의 상 층부와 하층부에서 반사된 간섭광의 간섭신호의 간섭무늬식은 수학식 1과 같다.

[수학식 1]

이때 E_r1, E_r2, E_r3, …,은 다음의 수학식 2와 같다.

[수학식 2]

이때, r_ij, t_ij는 i, j 층에서의 프레넬(fresnel)반사계수 및 투과 계수를 의미하고, 2는 두께 d인 박막 내부를 진행하는 광이 겪는 위상 변화량이며 다음의 수학식 3으로 표시된다.

[수학식 3]

β = 2kNdcosθ

여기서, θ=0˚라 가정하면

β = 2kNd

박막이 가역적(reversible), 즉 실수값의 굴절률을 가지면

의 관계를 적용할 수 있으므로 간단히 수학식 4와 같다.

[수학식 4]

수학식 4의 식을 좀더 간단히 표현하기 위해

라 하면 수학식 5와 같이 간단히 표현 할 수 있다.

[수학식 5]

수학식 1에 수학식 5를 대입하여 정리해 주면 수학식 6과 같다.

[수학식 6]

수학식 6을 보면 박막의 두께를 얻기 위한 간섭무늬식이 완성된다. 즉, 박막 의 두께 정보를 담고 있는 β가 cos함수의 반복적인 주파수 성분으로 실려 있음을 알 수 있다.

수학식 3에서의 β와 d의 관계를 이용하여 박막 두께 d를 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 7]

수학식 3에서 보는 바와 같이 β가 k의 함수이므로 수학식 6을 k에 대해서 FFT(Fast Fourier Transform)를 하여 얻게 되는 주파수별 광 강도 분포는 도 6a와 같다.

도 6a에서 보는 바와 같이 박막의 두께 d에 해당하는 값이 주파수 성분으로

로 나타난다. 따라서 신호가 가장 강한 주파수 성분인

성분만을 필터링 하게 되면 도 6b와 같다.

그리고 도 6b에서 얻은 신호를 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 하게 되면 수학식 8을 얻는다.

[수학식 8]

코사인 함수인 수학식 8을 다시 FFT를 하면 도 6c와 같이

와

인 주파수 성분을 얻고, 양의 주파수 성분만 필터링하여 IFFT를 하게 되면 얻게 되는 신호는 수학식 9와 같다.

[수학식 9]

수학식 9에 자연 로그를 취하게 되면 수학식 10과 같다.

[수학식 10]

수학식 10에서 허수부만 취하게 되면 위상 값 β를 얻을 수 있다.

그리고 수학식 7을 이용하여 도 6d와 같이 파수에 따른 위상 값 β의 기울기를 구하면 박막의 두께 d를 구할 수 있다. 이때, d는 굴절률 N에 의해 영향을 받기 때문에 정확한 두께 d를 구하기 위해서는 굴절률 보상을 해 줘야 한다.

따라서 도 7과 같이 Cauchy 방정식으로 굴절률 N을 수학식 11처럼 곡선 맞춤을 하고 파수에 따른 굴절률 값을 수학식 7식에서 보상해 주면 분산에 대한 영향을 고려해준 박막 두께 d를 구할 수 있게 되는 것이다.

[수학식 11]

수학식 11에서 A, B, C는 물질의 굴절률 곡선에 따른 상수 값이다.

다음으로는 박막의 표면 형상(L)을 산출해 내는 알고리즘은 전술한 두께(d) 를 구하는 과정과 동일한 과정에 의해 산출되며 이에 대한 설명은 다음과 같다.

박막 표면 형상 측정모드에서 일반적으로 얻게 되는 간섭신호는 합성간섭광을 말하며 그 간섭신호의 간섭무늬식은 수학식 12와 같다.

[수학식 12]

A(v)는 광원의 주파수 분포 함수로서 저주파 성분이 실려 있다. 수학식 12에서 저주파 성분인 A(v)를 필터링하여 제거하면 수학식 13을 얻는다.

[수학식 13]

여기서, 구하고자 하는 성분은

이기 때문에 I의 엔벨로프(Envelope)성분인 B(v)를 구해 나누어 주면 수학식 14를 얻게 된다.

[수학식 14]

코사인함수인 수학식 14를 FFT를 하고 양의 주파수 성분만을 뽑아내 다시 IFFT를 하게 되면 수학식 15를 얻는다.

[수학식 15]

수학식 15에 자연 로그를 취하면 수학식 16과 같다.

[수학식 16]

수학식 16에서 허수부만 취하면 위상 성분

를 쉽게 구할 수 있다.

여기서 위상 성분

는 수학식 17과 같다.

[수학식 17]

이때, δ(d)는 박막 두께 d에 의해 발생하는 위상 변화량으로

와 같이 나타낼 수 있고 여기서 n은 박막의 굴절률을 나타낸다.

수학식 17 에서 δ(d)는 박막의 두께 측정모드에서 미리 측정해 알고 있는 값이기 때문에 수학식 17에서 쉽게 분리해 내어 수학식 18과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 18]

수학식 18식을 이용해 형상 성분 L은 수학식 19와 같이 구할 수 있다.

[수학식 19]

그러므로 수학식 7과 수학식 19식을 이용하면 박막에 대한 두께 정보 d와 표 면 형상 정보 L을 독립적으로 쉽게 구할 수 있게 된다.

이러한 과정을 단계별로 정리하면, 간섭광을 주파수별로 분광시킨 후 주파수별 제 1간섭무늬를 획득하고 합성간섭광을 주파수별로 분광시킨 후 주파수별 제 2간섭무늬를 획득한다. 제 1간섭무늬를 통해 박막의 두께로 인해 생성되는 위상을 얻고 위상으로부터 박막의 두께정보만을 획득한다. 제 2간섭무늬로부터 위상을 구하고, 박막두께정보가 포함된 박막표면정보를 획득한다. 박막두께정보를 이용해 박막두께정보가 포함된 박막표면정보로부터 박막의 표면정보를 획득한다.

도 8a는 본 발명의 제 5실시예에 따른 백색광 간섭계를 이용한 투명 박막 두께 및 표면 형상 측정 장치의 구성도이다.

도 8a의 실시예는 전술한 도 2b의 제 2실시예와 구성상의 차이점은 압전구동기(80)를 장착하고, 광경로차에 의한 간섭무늬를 얻을 수 있도록 CCD(84)를 포함한다. 그리고, 간섭광과 합성간섭광을 획득하기 위한 도 2b의 제 2실시예의 CCD(274, 284)를 포함하는 구성을 이미징분광기(81, 83)로 대체한다. 즉, 도 2b의 제 2실시예에 집광렌즈(272)와 회절격자(273), 및 CCD(274)를 이미징분광기(81)로 대체하며, 집광렌즈(282)와 회절격자(283), 및 CCD(284)를 이미징분광기(83)로 대체한다. 이러한 이미징분광기(81, 83)는 도 9를 참고하여 하기에서 설명하기로 한다.

도 8a의 제 5실시예는 도 2b의 제 2실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 동작을 수행하며, 압전구동기(80)는 광축방향으로 측정면(252)을 주사 이동시켜서 광경로차에 의한 간섭무늬를 CCD(84)에 의해 얻을 수 있다. 이러한 제 5실시예는 분산형 백색광 간섭계(전술한 제 2실시예 참고)에 백색광 주사 간섭법을 결합한 것 으로, 백색광 주사 간섭법은 측정물체를 광축의 방향으로 연속적으로 움직이게 하는 이송 메카니즘이 요구된다. 측정물체가 이송되면 각각의 수광소자(즉, 이미징분광기(81, 83))에서 얻어지는 광강도는 싸인(Sinc)함수에 싸여진 조화함수이며, 이때 광강도가 최대가 되는 점을 감지하게 된다. 측정의 정밀도를 위해 측정물체의 이송에는 대단히 정교한 이송장치와 위치검출센서가 사용된다. 이송장치로는 전술한 압전구동기(piezoelectric actuator : 80)가 사용되며 나노미터 분해능의 이송이 가능하다. 위치검출기는 정정용량형이나 LVDT (linear variable differential transformer)가 널리 사용된다. 또한 별도의 위치검출기가 없이 압전구동기에 인가되는 입력전압으로부터 압전구동기의 위치를 추정하는 방법도 널리 사용되며, 이 경우 압전구동기가 갖는 이력현상(hysteresis)에 대한 적절한 보정이 요구된다. 각각의 수광소자로부터 최대 광강도가 발생되는 점에서의 위치검출기로 부터의 거리를 이용하여 조합하면 측정물체의 삼차원 미세형상을 구성할 수 있다. 이상에서와 같이 백색광을 이용하면 측정물체의 단차에는 제한을 받지 않고 압전구동기의 행정범위 내에서의 모든 단차를 포함한 형상측정이 가능하다.

도 8b는 본 발명의 제 6실시예에 따른 백색광 간섭계를 이용한 투명 박막 두께 및 표면 형상 측정 장치의 구성도이다.

도 8b의 제 6실시예는 전술한 제 5실시예와 동일한 구성이며, 동일한 구성에 대해서는 동일한 기능을 수행한다. 다만, 구성상의 차이점은 자동초점조절장치(801)를 추가적으로 구성한다. 자동초점조절장치(801)는 광섬유가 사용된 공초점 시스템과, 광섬유 페룰의 광축 방향 변조를 위한 광원변조장치와, 측정 물체 표면 에서 반사되어 돌아오는 광을 검출하여 초점오차신호로부터 제어신호를 발생시키기 위한 신호처리부로 구성되며, 측정물체를 움직이면서 공초점 시스템을 통해 신호를 획득하고, 획득한 신호의 미분결과를 얻어 초점위치를 획득하는 것을 특징으로 한다. 이러한 자동초점조절장치(801)는 본 발명의 발명자에 의해 선출원(한국특허출원 제 10-2004-51788호)된 것으로 상세한 설명은 생략한다. 이러한 자동초점조절장치(801)를 추가로 구성함으로써 제 6실시예의 간섭계를 이용하면, 기존의 박막 두께정보 및 박막두께정보가 포함된 박막표면정보로부터 박막의 표면정보를 획득함과 동시에 자동초점조절기능도 포함할 수 있다.

도 8c는 본 발명의 제 7실시예에 따른 백색광 간섭계를 이용한 투명 박막 두께 및 표면 형상 측정 장치의 구성도이다.

도 8c의 제 7실시예는 전술한 제 5실시예와 동일한 구성이며, 동일한 구성에 대해서는 동일한 기능을 수행한다. 다만, 구성을 좀 더 간략히 하기 위해 광분할기(도 2b의 광분할기(221))의 구성을 생략한다. 즉, 측정면(252)으로부터의 간섭광과 기준면(241)으로부터의 반사광은 광분할기(231)를 통해 다시 광분할기(261)로 입사되어 반사 또는 투과되어 이미징분광기(81, 83)에서 한 라인에 대한 파장별강도 분포를 얻는다. 즉, 편광장치(213)는 수평편광된 광(214)과 수직편광된 광(215)을 각각 분리하여 측정면(252)과 기준면(241)에 입사시킨다. 이때 λ/4플레이트(92)를 통과한 수평편광된 광은 측정면(252)에서 반사된후 다시 λ/4플레이트(92)를 통과하여 수직편광된 간섭광으로 출사되고, λ/4플레이트(91)를 통과한 수직편광된 광은 기준면(241)에 의해 반사된후 다시 λ/4플레이트(91)를 통과되어 수평편광된 반 사광으로 출사된다. 이 두개의 광(214, 215)이 광분할기(231)를 통해 다시 광분할기(261)에 입사되며 광분할기(261)는 입사되는 광을 반사하여 박막 두께 측정을 위해 수직 편광된 광만을 투과하도록 구성된 수평편광장치(271)쪽으로 출사하고, 광분할기(261)를 투과한 광은 박막 형상 측정을 위해 수평편광광의 일부와 수직 편광광의 일부를 투과하도록 구성된 편광기(281)쪽으로 출사한다. 수직편 광장치(271)는 수직편광된 광인 간섭광만 통과시켜 이미징분광기(81)에서 한 라인에 대한 파장별 강도 분포를 얻는다. 한편, 편광기(281)는 수평 편광된 광(214)인 간섭광과 수직 편광된 광(215)인 반사광을 서로 간섭시켜 합성간섭광을 획득한다. 이러한 합성간섭광으로부터 이미징분광기(83)에서 한 라인에 대한 파장별 강도 분포를 얻는다. 따라서, 간섭광으로 얻은 박막두께 정보와 합성간섭광으로부터 얻은 박막의 두께정보가 포함된 박막의 표면정보로부터 박막의 두께정보와 박막의 표면정보를 획득한다.

도 9는 전술한 제 5 내지 제 7실시예에 적용된 이미징분광기의 상세구성도이다.

도 9를 참고하면, 전술한 제 5내지 제 7의 실시예에서 사용된 이미징분광기는 측정빔이 조사되는 영역(1100)내에 하나의 라인에 대해서 파장별 광 강도 분포를 얻기위한 것이다. 즉, 측정빔 조사 영역(1100)내에 측정라인(1200)을 콜리메이팅렌즈(1300)를 통과한 광으로부터 슬릿(1400)을 상하로 이동하여 선택한다. 이렇게 선택된 측정라인(1200)에 해당하는 슬릿(1400)을 통과한 광은 콜리메이팅렌즈(1500), 분산판(1600), 및 집광렌즈(1700)를 통해 CCD(1800)에서 한 라인에 대한 파장별 광 강도 분포를 얻을 수 있다. 이를 분석하여 한 라인에 대한 두께정보 및 두께정보가 포함된 표면정보로부터 두께정보와 표면정보를 얻을 수 있다.

도 10은 본 발명의 제 8실시예에 따른 백색광 간섭계를 이용한 투명 박막두께 및 표면 형상 측정 장치의 구성도이다.

도 10의 제 8실시예는 전술한 도 8a의 제 5실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 동작을 수행하므로 상세한 설명은 생략한다.

도 10을 도 8a와 비교하여 설명하면, 측정면(252)을 포함하는 점선박스(D)의 내부로 도 8a의 압전구동기가 생략된 구성이며, 압전구동기가 생략됨에 따라 광경로차에 의한 간섭무늬를 얻기 위한 CCD가 생락되어 두 개의 CCD(81, 83)로 된 구성이다.

도 11a 및 도 11b는 제 8실시예의 변형된 구성을 설명하기 위한 구성도이다. .

도 11a는 도 10의 점선박스(D)부분을 점선박스(Dl)로 대체하여 변형하는 것으로, 점선박스(D1)의 내부에는 미라우간섭 대물렌즈계(M1)를 구성한다.

도 11b는 도 10의 점선박스(D)부분을 점선박스(D2)로 대체하여 변형하는 것으로, 점선박스(D2)의 내부에는 마이켈슨간섭 대물렌즈계(M2)를 구성한다.

이러한 대물렌즈계(M1, M2)에는 기준면과 편광광분할기를 포함하여 구성되며 이러한 구성에 대해서는 해당분야에 기술자에게는 공지된 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

또한 본 발명의 전술한 실시예들에서는 점과 라인에 대한 파장별 광 강도분 포를 얻는 것으로 하였으나, 간섭광과 합성간섭광으로부터 하나의 면적에 대한 파장별 광 강도분포를 얻기 위한 AOTF(Acousto-Optical Tunable Filter)나 LCTF(Liquid Crystal Tunable Filter)같은 면적을 파장별로 이미징 할 수 있는 분광기를 포함하여 이미지 분광기에서 얻은 면적에 대한 파장별 광 강도분포를 분석하여, 박막의 두께정보와 박막의 표면정보를 획득하는 것도 가능하다.

따라서, 본 발명은 별도의 구동 장치 없이 실시간 측정과 한번의 측정으로 한 점에 대한 처리가 가능하고 외부 진동에 강인한 것을 특징으로 한다. 또한 마이켈슨 간섭계 모듈의 차단면을 이용하거나 빛의 편광을 이용하여 단층의 박막의 두께와 표면 형상에 대한 정보를 독립적으로 추출 할 뿐만 아니라 높은 측정분해능을 유지가 가능한 효과를 제공한다.

Claims

박막이 코팅된 측정물의 박막의 두께정보와 박막의 표면형상정보를 획득하는 방법에 있어서,

백색광을 임의 방향의 편광광으로 만든 후 수평편광광과 수직편광광으로 분리하는 제1단계;

수평편광광(혹은 수직편광광)을 박막이 코팅된 측정물에 입사시키고, 수직평광광(혹은 수평편광광)은 기준면에 입사시키는 제2단계;

측정물에 입사된 광이 박막의 상층부와 하층부에서 반사되면서 간섭되어 간섭광을 생성시키는 제3단계;

기준면에 입사된 광을 반사시켜 반사광을 얻고 상기 제3단계의 간섭광과 합쳐 합성간섭광을 생성시키는 제4단계;

상기 제3단계의 간섭광을 주파수별로 분광시킨 후 주파수별 간섭무늬를 획득하는 제5단계;

상기 제4단계의 합성간섭광을 주파수별로 분광시킨 후 주파수별 간섭무늬를 획득하는 제6단계;

상기 제5단계의 주파수별 간섭무늬를 통해 박막의 두께로 인해 생성되는 위상을 얻고 상기 위상으로부터 박막의 두께정보만을 획득하는 제7단계;

상기 제6단계의 주파수별 간섭무늬로부터 위상을 구하고, 박막두께정보가 포함된 박막표면정보를 획득하는 제8단계; 및

상기 제7단계에서 획득한 박막두께정보를 이용해 상기 제8단계에서 획득한 박막두께정보가 포함된 박막표면정보로부터 박막의 표면정보만을 획득하는 제9단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명박막의 두께 및 형상을 측정하는 방법.
박막이 코팅된 측정물의 박막의 두께정보와 박막의 표면형상정보를 획득하는 방법에 있어서,

백색광을 출사하는 광원을 광분할기를 적용하여 2개로 분할하는 제1단계;

상기 제1단계에서 분할된 2개의 백색광 중 하나의 백색광을 박막을 입힌 측정물에 입사시킨 후 박막의 상층부와 박막의 하층부에서 반사되는 광으로 간섭광을 획득하는 제2단계;

상기 제1단계에서 분할된 2개의 백색광 중 나머지 하나의 백색광을 기준면에 입사시킨 후 반사시켜 반사광을 획득하는 제3단계;

상기 제2단계의 간섭광과 제3단계의 반사광을 합쳐 합성간섭광을 생성시키는 제4단계;

상기 제2단계의 간섭광을 주파수별로 분광시킨 후 주파수별 간섭무늬를 획득하는 제5단계;

상기 제4단계의 합성간섭광을 주파수별로 분광시킨 후 주파수별 간섭무늬를 획득하는 제6단계

상기 제4단계의 주파수별 간섭무늬로부터 위상을 구하여 박막두께정보만을 획득하는 제7단계;

상기 제6단계의 간섭무늬를 통해 위상을 구하여 박막의 두께정보가 포함된 박막의 표면정보를 획득하는 제8단계; 및

상기 제7단계에서 획득한 박막두께정보를 이용해 상기 제8단계에서 획득한 박막두께정보가 포함된 박막표면정보로부터 박막의 표면정보만을 획득하는 제9단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명박막의 두께 및 형상을 측정하는 방법.
청구항1 또는 제2항에 있어서, 간섭무늬로부터 위상을 구하는 단계는

간섭무늬를 수학식으로 모델링하는 단계(단층 박막의 두께를 측정하는 경우 수학식 6참조, 단층 박막의 형상을 측정하는 경우 수학식 12 참조);

간섭무늬에 실려 있는 저주파 성분들을 제거하기 위해 고주파 필터링하는 단계;

상기 저주파 성분이 제거된 간섭무늬에서 Envelope 성분을 제거하여 박막의 두께와 형상 정보를 담고 있는 위상 값으로만 이루어진 코사인 함수로 정리하는 단계(단층 박막의 두께를 측정하는 경우 수학식 8참조, 단층 박막의 형상을 측정하는 경우 수학식 14참조);

상기 정리된 코사인함수를 Fast Fourier Transform하여 양의 주파수 성분만 취한다음, 다시 Inverse Fast Fourier Transform하는 단계;

상기 Inverse Fast Fourier Transform한 결과에 자연로그를 취하여 허수부가 바로 위상 값이 되도록 변환시킨 후 상기 위상값을 구하는 단계(단층 박막의 두께를 측정하는 경우 수학식 10참조, 단층 박막의 형상을 측정하는 경우 수학식 16 참 조);

상기 주파수에 따른 위상값의 기울기와 박막의 굴절률 N으로부터 박막의 두께와 형상을 구하는 단계(수학식 7 및 수학식 17 내지 19 참조);를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명박막의 두께 및 형상을 측정하는 방법.
임의의 박막의 두께와 박막의 표면형상을 측정하는 장치에 있어서

백색광을 출사하는 광원과, 백색광을 임의의 방향으로 편광광으로 만드는 편광장치와, 상기 편광광을 수평편광광과 수직편광광으로 분리하는 편광 광분활기로 구성되며, 상기 수평편광광을 박막을 입힌 측정물에 입사시킨 후 박막의 상층부와 박막의 하층부에서 반사되는 광으로 간섭광을 획득하고, 상기 수직편광광을 기준면에 입사시킨 후 반사시켜 반사광을 획득하며, 상기 간섭광의 위상을 구한 후 상기위상으로부터 박막두께정보만을 획득하고, 상기 간섭광과 상기 반사광을 간섭시켜 얻은 합성간섭광으로부터 위상을 구한 후 상기 합성간섭광의 위상으로부터 박막의 두께정보가 포함된 박막의 표면정보를 획득하며, 상기 간섭광으로 얻는 박막 두께 정보와 합성간섭광으로부터 얻은 박막의 두께정보가 포함된 박막의 표면정보로부터 박막의 두께정보와 박막의 표면정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 투명박막의 두께 및 형상을 측정하는 장치.
청구항4에 있어서,

상기 간섭광으로부터 위상을 구하기 위하여 상기 간섭광을 주파수별로 분광 시켜 분광광을 얻는 회절격자와, 상기 분광광을 획득하는 영상획득부를 구비하며, 상기 분광광을 영상처리와 알고리즘을 적용하여 위상을 구하고, 상기 합성간섭광으로부터 위상을 구하기 위하여 합성간섭광을 얻는 45˚ 편광판과 상기 합성간섭광을 주파수별로 분광시켜 분광광을 얻는 회절격자와 상기 분광광을 획득하는 영상획득부를 구비하며, 상기 합성간섭광으로부터 얻은 분광광을 영상처리와 알고리즘을 적용하여 위상을 획득함으로써, 박막의 두께정보와 박막의 표면정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 투명박막의 두께 및 형상을 측정하는 장치.
임의의 박막의 두께와 박막의 표면형상을 측정하는 장치에 있어서

백색광을 출사하는 광원과, 상기 백색광을 분할하는 광분활기로 구성되며, 상기 광분활기에서 분할된 일부 백색광은 박막을 입힌 측정물에 입사시킨 후 박막의 상층부와 박막의 하층부에서 반사되는 광으로 간섭광을 획득하고, 상기 광분활기에서 분할된 나머지 백색광은 기준면에 입사시킨 후 반사시켜 반사광을 획득하되 반사광을 차단할 수 있는 차단판을 구비하며, 상기 간섭광의 위상을 구하기 위해 상기 차단판을 작동시켜 반사광을 차단한 후 간섭광으로부터 위상을 구하여 박막두께정보만을 획득하고, 상기 차단판을 제거하여 상기 간섭광과 상기 반사광을 간섭시켜 얻은 합성간섭광으로부터 위상을 구한 후 상기 합성간섭광의 위상으로부터 박막의 두께정보가 포함된 박막의 표면정보를 획득하며, 상기 간섭광으로 얻는 박막 두께 정보와 합성간섭광으로부터 얻은 박막의 두께정보가 포함된 박막의 표면정보로부터 박막의 두께정보와 박막의 표면정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 투명박 막의 두께 및 형상을 측정하는 장치.
청구항6에 있어서

상기 간섭광과 상기 합성간섭광으로부터 위상을 구하기 위하여 주파수별로 분광시켜 분광광을 얻는 회절격자와, 상기 분광광을 획득하는 영상획득부를 구비하며, 상기 분광광을 영상처리와 알고리즘을 적용하여 위상을 획득함으로써, 박막의 두께정보와 박막의 표면정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 투명박막의 두께 및 형상을 측정하는 장치.
임의의 박막의 두께와 박막의 표면형상을 측정하는 장치에 있어서

백색광을 출사하는 광원과, 백색광을 임의의 방향으로 편광광으로 만드는 편광장치와, 상기 편광광을 수평편광광과 수직편광광으로 분리하는 편광 광분활기로 구성되며, 상기 수평편광광을 박막을 입힌 측정물에 입사시킨 후 박막의 상층부와 박막의 하층부에서 반사되는 광으로 간섭광을 획득하고, 상기 수직편광광을 기준면에 입사시킨 후 반사시켜 반사광을 획득하며, 상기 간섭광의 위상을 구하기 위하여 상기 간섭광을 주파수별로 분광시켜 분광광을 얻는 회절격자와, 상기 분광광을 획득하는 영상획득부를 구비하며, 상기 분광광을 영상처리와 알고리즘을 적용하여 위상을 구한 후 상기위상으로부터 박막두께정보만을 획득하고, 상기 간섭광과 상기 반사광을 간섭시켜 얻은 합성간섭광으로부터 위상을 구하기 위하여 합성간섭광을 얻는 45˚편광판과 상기 합성간섭광을 주파수별로 분광시켜 분광광을 얻는 회절격 자와 상기 분광광을 획득하는 영상획득부를 구비하며, 상기 합성간섭광으로부터 얻은 분광광을 영상처리와 알고리즘을 적용하여 위상을 구한 후 상기 합성간섭광의 위상으로부터 박막의 두께정보가 포함된 박막의 표면정보를 획득하며, 상기 간섭광으로 얻는 박막두께 정보와 합성간섭광으로부터 얻은 박막의 두께정보가 포함된 박막의 표면정보로부터 박막의 두께정보와 박막의 표면정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 투명박막의 두께 및 형상을 측정하는 장치.
청구항4, 청구항6, 청구항8 중 어느 한 항에 있어서

상기 간섭광과 상기 반사광과 상기 합성간섭광을 라인형태로 얻기위해 원통형 렌즈를 사용하며, 상기 라인형태의 간섭광과 상기 라인형태의 합성간섭광으로부터 주파수별 간섭무늬를 얻기위해 원통형 렌즈를 사용하여 박막의 두께정보와 박막의 표면정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 투명박막의 두께 및 형상을 측정하는 장치.
임의의 박막의 두께와 박막의 표면형상을 측정하는 장치에 있어서

백색광을 출사하는 광원과, 백색광을 임의의 방향으로 편광광으로 만드는 편광장치와, 상기 편광광을 수평편광광과 수직편광광으로 분리하는 편광 광분할기와, 광축방향으로 상기 박막의 측정면을 주사 이동시키기 위한 압전구동기, 및 광경로차에 의한 간섭무늬를 획득하기 위한 CCD로 구성되며, 상기 수평편광광을 박막을 입힌 측정물에 입사시킨 후 박막의 상층부와 박막의 하층부에서 반사되는 광으로 간섭광을 획득하고, 상기 수직편광광을 기준면에 입사시킨 후 반사시켜 반사광을 획득하며, 상기 간섭광의 위상을 구한 후 상기위상으로부터 박막두께정보만을 획득하고, 상기 간섭광과 상기 반사광을 간섭시켜 얻은 합성간섭광으로부터 위상을 구한 후 상기 합성간섭광의 위상으로부터 박막의 두께정보가 포함된 박막의 표면정보를 획득하며, 상기 간섭광으로 얻는 박막두께 정보와 합성간섭광으로부터 얻은 박막의 두께정보가 포함된 박막의 표면정보로부터 박막의 두께정보와 박막의 표면정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 투명박막의 두께 및 형상을 측정하는 장치.
청구항10에 있어서 ,

상기 간섭광과 합성간섭광으로부터 하나의 라인에 대한 파장별 광 강도분포를 얻기 위한 이미징분광기를 포함하며, 이미지 분광기에서 얻은 각 라인에 대한 파장별 광 강도분포를 분석하여, 박막의 두께정보와 박막의 표면정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 투명박막의 두께 및 형상을 측정하는 장치.
청구항11에 있어서,

상기한 투명박막의 두께 및 형상을 측정하는 장치는

자동초점조절장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명박막의 두께 및 형상을 측정하는 장치.