투과율 측정법을 이용한 고속 다색 공초점 현미경에 관한 연구

Abstract

전자 산업의 발전에 따라 고속 고분해능 3차원 형상 측정기에 대한 요구 또한 날이 갈수록 증가하고 있다. 현재 산업 현장에서는 3차원 형상 측정을 위해 광학식 현미경을 주로 사용하고 있다. 그러나 현존하는 광학식 현미경의 경우 아직까지 산업계에서 요구하는 고속과 고분해능을 동시에 달성하지 못하는 문제가 있다. 따라서 본 논문에서는 다색 공초점 현미경을 기반으로 하여 산업계의 요구에 부합하는 새로운 3차원 형상 측정기를 설계하였다. 기존의 다색 공초점 현미경에서는, 반사광의 스펙트럼 분석을 통해 시편의 깊이 정보를 측정한다. 반사광의 스펙트럼 분석에는 전하 결합 소자가 사용되는데, 이 전하 결합 소자의 프레임 속도에 의해 현미경의 영상 획득 속도가 제한되는 문제가 있다. 본 논문에서는 이러한 다색 공초점 현미경의 영상 획득 속도를 개선하고자 새로운 깊이 측정 방법을 제안한다. 제안된 방법은 반사광의 광학필터에서의 투과율을 이용하여 시편의 깊이를 측정한다. 이때 반사광의 투과율은 제안된 투과율 측정기를 통해 계산된다. 제안된 투과율 측정기는 색 유리 필터 하나와 두 개의 광증배관으로 구성되며 광원의 요동과 시편의 반사율에 상관없이 파장에 따라 일정한 값을 얻는 특징이 있다. 또한 신호 입출력 속도가 빠른 광증배관의 사용은 다색 공초점 현미경의 영상 획득 속도를 증가시킨다. 본 논문에서는 최종적으로 구현된 시스템을 이용하여 단차 시편을 측정하고 그를 3차원 복원하였다. 그리고 분석을 통해 복원된 3차원 영상이 구현된 시스템의 성능에 부합하는 것을 확인하였다.