광학식 3차원 미세형상 측정기술 - 4. 광위상 간섭법

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작성자 최고관리자 작성일12-06-11 10:58 조회1,096회 댓글0건

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광위상 간섭법
그림 2는 광위상 간섭법의 측정원리를 나타낸 것이다. 그림 2의 (A)에는 기본원리가 도시되어 있는데, 단색파장의 조명광을 각각 기준면과 측정면에 조사한 후, 광분할기를 이용해 합치면 그림에서 보이는 측정면의 영상과 줄무늬의 간섭신호가 획득된다. 광위상 간섭계에서는 이러한 간섭신호의 복수개의 영상을 획득한 후, 각 화소(Pixel)에서 발생하는 간섭신호의 위상(Phase)을 계산함으로써 높이를 측정한다.

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초기의 간섭측정법은 간섭신호 추적법이라고 해서 앞에서 설명한 바와 같이 간섭신호의 간격이 300nm 인점과 그 사이의 간섭신호의 변화를 조화함수로 보간해 간접적으로 간섭신호의 위상을 계산하는 방법이었다. 그러나 이 방법은 측정면이 복잡한 구조를 가질 경우 간섭신호 추적이 불가능하며 보간법을 이용하기 때문에 측정오차 및 분해능에서 상당한 제약이 있었다.
하지만 간섭신호 해석법에 있어서 위상 천이법(Phase Shifting Method)이 개발되면서 nm 이하의 측정 분해능을 구현할 수 있게 되었다. 이 방법은 간섭신호의 위상을 강제로 이동시키는 방법으로서 그림 2에서 보듯이 기준 미러에 PZT 구동기와 같은 미세 구동기를 장착해 기준면을 이동시키면서 여러장의 간섭신호를 획득하고 이로부터 영상내의 각 측정점에서의 간섭신호의 형태와 높이와의 수학적 관계를 해석하게 된다.
이 원리는 1960년대에 개발되어 'Wyko'사에서 처음으로 산업계에 적용할 수 있는 측정기를 개발했다. 그러나 이 방법은 빠른 측정속도, 높은 측정분해능 등의 장점이 있지만, 2π 모호성으로 인해 인접한 두 측정점의 높이차가 광원 파장의 1/4 이상 일 경우에는 측정오차가 발생하는 단점을 갖고 있었다.

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