그림 1. 삼차원 표면 형상 측정 센서 t-Nova-850H 부스 전시 모습

이번 10월 4일 수요일부터 6일 금요일까지 일본 도쿄 마쿠하리 멧세에서 Highly-functional Material Week가 개최되었다. Photonix 부분의 노비텍(Novitec) 부스에서, 그림 1과 같이 미터랩에서 개발된 라인 분광을 이용한 삼차원 표면 형상 측정 센서 t-Nova-850H를 처음으로 세상에 선보였다. 전시회에서 실시간으로 다양한 높이를 가진 단차 표준인증물질의 전체 영역 표면 형상 측정하였다. 오직 한 방향 스캐닝만으로, 대상물의 전 영역의 삼차원 표면 형상 측정하여 보여주는 시연을 하였다.

그림 2. t-Nova-H를 이용한, 한 방향 스캐닝 삼차원 표면 형상의 측정 과정

그림 3. (a) t-Nova-850H로 획득한 초분광 이미지, (b) 획득된 프로파일

t-Nova-H는 미터랩(Meterlab)에서 개발한 초분광 이미징 분광기인 s-Nova-H를 센서로 사용한다. s-Nova-H는 작년 Photonix 2022에서 유리와 필름 두께 측정을 위한 라인 측정 센서로 소개하였다. t-Nova-H를 이용한 표면 형상 측정 과정을 간략하게 나타내면 그림 2와 같다. t-Nova-H로 단차 패턴이 있는 대상물의 한 라인(선)을 측정하면, 라인의 각각 포인트에 대한 초분광 이미지를 그림 3(a)와 같이 얻을 수 있다. 각각의 공간 축마다 간섭무늬를 푸리에 변환하여 거리를 계산하면, 최종적으로 그림 3(b)와 같이 라인 표면 프로파일을 얻을 수 있다. 전 영역의 삼차원 표면 형상을 얻기 위해서 시편을 단지 한 방향으로만 스캐닝해주면 된다.

그림 4. (a) 측정 시편(KRISS 단차 인증표준물질), (b) 시편의 삼차원 표면 형상 측정 결과

t-Nova-850H의 시연을 위해서 그림 4(a)와 같이 KRISS에서 구매한 단차 인증표준물질의 표면 형상을 측정하였다. 1회 라인 측정 방향은 시편과 수평한 방향이며, 스캐닝 방향은 시편의 위에서 아래 방향으로 표면을 따라 스캐닝 하였다. 각각의 위치마다 라인 표면 프로파일을 측정하여 삼차원 공간 축에 나타내면 그림 4(b)와 같이 삼차원 표면 형상을 얻을 수 있다.

그림 5. t-Nova-850H 설명 모습

올해에도 여러 업체에서 t-Nova 시리즈를 이용한 두께, 굴절률 동시 측정과 박막의 두께 측정에 더불어, 고속 분광기 s-Nova 시리즈에도 많은 관심을 보여주었다. 또한, 올해 처음 선보인 t-Nova-850H를 이용한 삼차원 표면 형상 프로파일 측정 시연에도 많은 관심을 가져주었다. 롤투롤(roll to roll) 공정에서 t-Nova-H 센서를 사용한다면 측정 센서의 기계적 구동 없이 대상물의 전 영역 표면 형상 측정이 가능해, 생산품의 전 영역 품질 관리가 가능할 것으로 기대한다.