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▶ コリア ベーシック サイエンス インスティテュートの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-11-28
(54)【発明の名称】時分解熱映像測定装置及び方法
(51)【国際特許分類】
H04N 23/60 20230101AFI20241121BHJP
H04N 23/56 20230101ALI20241121BHJP
【ＦＩ】
H04N23/60
H04N23/56
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024529931
(86)(22)【出願日】2022-11-03
(85)【翻訳文提出日】2024-05-17
(86)【国際出願番号】 KR2022017182
(87)【国際公開番号】W WO2023090712
(87)【国際公開日】2023-05-25
(31)【優先権主張番号】10-2021-0159453
(32)【優先日】2021-11-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2021-0177390
(32)【優先日】2021-12-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】513236264
【氏名又は名称】コリア ベーシック サイエンス インスティテュート
【氏名又は名称原語表記】ＫＯＲＥＡ ＢＡＳＩＣ ＳＣＩＥＮＣＥ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ
【住所又は居所原語表記】（Ｅｏｅｕｎ－ｄｏｎｇ）１６９－１４８，Ｇｗａｈａｋ－ｒｏ，Ｙｕｓｅｏｎｇ－Ｇｕ Ｄａｅｊｅｏｎ ３４１３３，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100112357
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 繁樹
(74)【代理人】
【識別番号】100114018
【弁理士】
【氏名又は名称】南山 知広
(74)【代理人】
【識別番号】100153729
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 有一
(74)【代理人】
【識別番号】100151459
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 健一
(72)【発明者】
【氏名】キム トン ウク
(72)【発明者】
【氏名】チャン キ ス
(72)【発明者】
【氏名】チョン チャン ペ
(72)【発明者】
【氏名】ハン イル キュ
【テーマコード（参考）】
5C122
【Ｆターム（参考）】
5C122DA13
5C122EA59
5C122FA17
5C122GG01
5C122GG21
5C122HB01
(57)【要約】
時分解熱映像測定装置及び方法が開示される。一実施形態は、カメラとプローブ光源を含み、前記プローブ光源のプローブ光信号を時分解時間の間にサンプルに照射する光イメージング部、第１トリガー信号を前記カメラに出力し、前記プローブ光源が前記プローブ光源を前記時分解時間の間に前記サンプルに照射するように駆動信号を前記プローブ光源に出力し、第２トリガー信号をオン（ｏｎ）区間でバイアス部に出力し、前記第２トリガー信号をオフ（ｏｆｆ）区間で前記バイアス部に出力しない制御部、及び前記オン区間で前記第２トリガー信号に基づいて生成されたバイアス信号を前記サンプルに印加し、前記オフ区間で前記バイアス信号を前記サンプルに印加しないバイアス部を含む。前記カメラは、前記オン区間で前記プローブ光信号が前記サンプルに前記時分解時間の間に照射されたとき、前記サンプルから反射した信号を用いて前記サンプルの第１反射イメージを生成し、前記オフ区間で前記プローブ光信号が前記サンプルに前記時分解時間の間に照射されたとき、前記サンプルから反射した信号を用いて前記サンプルの第２反射イメージを生成し、前記制御部は、前記生成された第１及び第２反射イメージに基づいて前記サンプルの時分解熱反射イメージを生成する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
時分解熱映像測定装置であって、カメラとプローブ光源を含み、前記プローブ光源のプローブ光信号を時分解時間の間にサンプルに照射する光イメージング部と、
第１トリガー信号を前記カメラに出力し、前記プローブ光源が前記プローブ光信号を前記時分解時間の間に前記サンプルに照射するよう駆動信号を前記プローブ光源に出力し、第２トリガー信号をオン（ｏｎ）区間でバイアス部に出力し、前記第２トリガー信号をオフ（ｏｆｆ）区間で前記バイアス部に出力しない制御部と、
前記オン区間で前記第２トリガー信号に基づいて生成されたバイアス信号を前記サンプルに印加し、前記オフ区間で前記バイアス信号を前記サンプルに印加しないバイアス部と、
を含み、
前記カメラは、前記オン区間で前記プローブ光信号が前記サンプルに前記時分解時間の間に照射されたとき、前記サンプルから反射した信号を用いて前記サンプルの第１反射イメージを生成し、前記オフ区間で前記プローブ光信号が前記サンプルに前記時分解時間の間に照射されたとき前記サンプルから反射した信号を用いて前記サンプルの第２反射イメージを生成し、
前記制御部は、前記生成された第１及び第２反射イメージに基づいて前記サンプルの時分解熱反射イメージを生成する、時分解熱映像測定装置。
【請求項2】
前記第２トリガー信号のデューティサイクル（ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｅ）は可変される、請求項１に記載の時分解熱映像測定装置。
【請求項3】
前記バイアス部は波形増幅器を含み、前記制御部は、第１デューティサイクルの前記第２トリガー信号を前記波形増幅器に出力し、
前記波形増幅器は、前記第２トリガー信号を増幅して前記バイアス信号を生成する、請求項１に記載の時分解熱映像測定装置。
【請求項4】
前記オン区間と前記オフ区間のそれぞれは、前記カメラの１つの映像フレームに該当する時間の長さを有する、請求項１に記載の時分解熱映像測定装置。
【請求項5】
前記制御部は、前記駆動信号の出力時点を表示するためのプローブ光源モニタリング信号をオシロスコープに出力する、請求項１に記載の時分解熱映像測定装置。
【請求項6】
前記制御部は、前記バイアス信号の印加時点が前記第１トリガー信号の出力時点及び前記第２トリガー信号の出力時点よりも第１時間だけ遅延（ｌａｇ）される場合、前記プローブ光信号の出力時点が前記第１時間だけ遅延されるように前記プローブ光源を制御する、請求項１に記載の時分解熱映像測定装置。
【請求項7】
前記制御部は、前記カメラの以後映像フレームで前記プローブ光源の照射時点を特定時点として選択し、前記サンプルの前記選択された特定時点に該当する時分解熱反射イメージを生成する、請求項１に記載の時分解熱映像測定装置。
【請求項8】
時分解熱映像測定装置の時分解熱映像測定方法であって、第１トリガー信号をカメラに出力するステップと、
プローブ光源がプローブ光信号を時分解時間の間にサンプルに照射するように駆動信号を前記プローブ光源に出力し、前記プローブ光源を介して前記プローブ光信号を前記時分解時間の間に前記サンプルに照射するステップと、
第２トリガー信号をオフ（ｏｆｆ）区間でバイアス部に出力せず、前記第２トリガー信号をオン（ｏｎ）区間で前記バイアス部に出力するステップと、
前記オフ区間でバイアス信号を前記サンプルに印加せず、前記オン区間で前記第２トリガー信号に基づいて前記バイアス信号を生成して前記サンプルに印加するステップと、
前記オン区間で前記プローブ光信号が前記サンプルに前記時分解時間の間に照射されたとき、前記サンプルから反射した信号を用いて前記サンプルの第１反射イメージを生成するステップと、
前記オフ区間で前記プローブ光信号が前記サンプルに前記時分解時間の間に照射されたとき、前記サンプルから反射した信号を用いて前記サンプルの第２反射イメージを生成するステップと、
前記生成された第１及び第２反射イメージに基づいて前記サンプルの時分解熱反射イメージを生成するステップと、
を含む、時分解熱映像測定方法。
【請求項9】
前記第２トリガー信号のデューティサイクルは可変される、請求項８に記載の時分解熱映像測定方法。
【請求項10】
前記バイアス部は波形増幅器を含み、前記波形増幅器は、第１デューティサイクルの前記第２トリガー信号が入力されれば、前記第２トリガー信号を増幅して前記バイアス信号を生成する、請求項８に記載の時分解熱映像測定方法。
【請求項11】
前記オン区間と前記オフ区間のそれぞれは、前記カメラの１つの映像フレームに該当する時間の長さを有する、請求項８に記載の時分解熱映像測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
以下の実施形態は、時分解熱映像測定装置及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
最近、半導体の製造工程技術の発展に伴い、微細パターン化及び３次元の高集積化が行われながら高集積化された素子の微細パターンで局部的に大きい発熱が容易に発生し得る。電気／電子素子の動作時に生じる局部的な発熱は、故障の原因、平均寿命の短縮、信頼性の低下などという問題を引き起こす。素子内の発熱の原因を分析するために、微細発熱検出又局部的な発熱分布を映像化できる熱反射顕微鏡の技術が開発されている。さらに、発熱の原因を様々な方法で分析するために、時間による発熱応答特性の分析や発熱伝達経路を分析することのできる時分解熱映像技術に対する要求が高まっている。
【0003】
前述した背景技術は、発明者が本明細書の開示内容を導き出す過程で保持したり習得したものであり、必ず、本出願の前に一般公衆に公開された公知技術とは言えない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
一側面による時分解熱映像測定装置は、カメラとプローブ光源を含み、前記プローブ光源のプローブ光信号を時分解時間の間にサンプルに照射する光イメージング部と、第１トリガー信号を前記カメラに出力し、前記プローブ光源が前記プローブ光信号を前記時分解時間の間に前記サンプルに照射するよう駆動信号を前記プローブ光源に出力し、第２トリガー信号をオン（ｏｎ）区間でバイアス部に出力し、前記第２トリガー信号をオフ（ｏｆｆ）区間で前記バイアス部に出力しない制御部と、前記オン区間で前記第２トリガー信号に基づいて生成されたバイアス信号を前記サンプルに印加し、前記オフ区間で前記バイアス信号を前記サンプルに印加しないバイアス部とを含む。
【0005】
前記カメラは、前記オン区間で前記プローブ光信号が前記サンプルに前記時分解時間の間に照射されたとき、前記サンプルから反射した信号を用いて前記サンプルの第１反射イメージを生成し、前記オフ区間で前記プローブ光信号が前記サンプルに前記時分解時間の間に照射されたとき前記サンプルから反射した信号を用いて前記サンプルの第２反射イメージを生成し、前記制御部は、前記生成された第１及び第２反射イメージに基づいて前記サンプルの時分解熱反射イメージを生成する。
【0006】
前記第２トリガー信号のデューティサイクル（ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｅ）は可変されることができる。
【0007】
前記バイアス部は波形増幅器を含み、前記制御部は、第１デューティサイクルの前記第２トリガー信号を前記波形増幅器に出力し、前記波形増幅器は、前記第２トリガー信号を増幅して前記バイアス信号を生成することができる。
【0008】
前記オン区間と前記オフ区間のそれぞれは、前記カメラの１つの映像フレームに該当する時間の長さを有することができる。
【0009】
前記制御部は、前記駆動信号の出力時点を表示するためのプローブ光源モニタリング信号をオシロスコープに出力することができる。
【0010】
前記制御部は、前記バイアス信号の印加時点が前記第１トリガー信号の出力時点及び前記第２トリガー信号の出力時点よりも第１時間だけ遅延（ｌａｇ）される場合、前記プローブ光信号の出力時点が前記第１時間だけ遅延されるように前記プローブ光源を制御することができる。
【0011】
前記制御部は、前記カメラの以後映像フレームで前記プローブ光源の照射時点を特定時点として選択し、前記サンプルの前記選択された特定時点に該当する時分解熱反射イメージを生成することができる。
【0012】
一側面に係る時分解熱映像測定方法は、第１トリガー信号をカメラに出力するステップと、プローブ光源がプローブ光信号を時分解時間の間にサンプルに照射するように駆動信号を前記プローブ光源に出力し、前記プローブ光源を介して前記プローブ光信号を前記時分解時間の間に前記サンプルに照射するステップと、第２トリガー信号をオフ（ｏｆｆ）区間でバイアス部に出力せず、前記第２トリガー信号をオン（ｏｎ）区間で前記バイアス部に出力するステップと、前記オフ区間でバイアス信号を前記サンプルに印加せず、前記オン区間で前記第２トリガー信号に基づいて前記バイアス信号を生成して前記サンプルに印加するステップと、前記オン区間で前記プローブ光信号が前記サンプルに前記時分解時間の間に照射されたとき、前記サンプルから反射した信号を用いて前記サンプルの第１反射イメージを生成するステップと、前記オフ区間で前記プローブ光信号が前記サンプルに前記時分解時間の間に照射されたとき、前記サンプルから反射した信号を用いて前記サンプルの第２反射イメージを生成するステップと、前記生成された第１及び第２反射イメージに基づいて前記サンプルの時分解熱反射イメージを生成するステップとを含む。
【0013】
前記第２トリガー信号のデューティサイクルは可変されることができる。
【0014】
前記バイアス部は波形増幅器を含み、前記波形増幅器は、第１デューティサイクルの前記第２トリガー信号が入力されれば、前記第２トリガー信号を増幅して前記バイアス信号を生成することができる。
【0015】
前記オン区間と前記オフ区間のそれぞれは、前記カメラの１つの映像フレームに該当する時間の長さを有することができる。
【発明の効果】
【0016】
実施形態は、微細電気／電子素子の発熱応答特性や発熱伝達経路の分析が可能になる。
【0017】
実施形態は、プローブ光源のモニタリングのためのモニタリング信号を使用することによって、プローブ光信号を検出できる光検出器を別途に利用しなくても、プローブ光源の照明時点（又は、照射時点）をモニタリングすることができ、プローブ光源の照明時点とバイアス信号の印加時点を容易に同期化することができる。
【0018】
実施形態は、プローブ光源の照明時点が増加しても照明時点の回帰なしにバイアス信号がオフされる区間でサンプルの未発熱反射イメージを取得できるため、プローブ光源の制御が簡単になる。
【0019】
実施形態は、区間反復的にバイアス信号をサンプルに印加できるため、サンプルの劣化を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【発明を実施するための形態】
【0021】
実施形態に対する特定な構造的又は機能的な説明は単なる例示のための目的として開示されたものであって、様々な形態に変更されることができる。したがって、実施形態は特定な開示形態に限定されるものではなく、本明細書の範囲は技術的な思想に含まれる変更、均等物ないし代替物を含む。
【0022】
第１又は第２などの用語を複数の構成要素を説明するために用いることがあるが、このような用語は１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的としてのみ解釈されなければならない。例えば、第１構成要素は第２構成要素と命名することができ、同様に、第２構成要素は第１構成要素にも命名することができる。
【0023】
いずれかの構成要素が他の構成要素に「連結」されているか「接続」されていると言及されたときには、その他の構成要素に直接的に連結されているか又は接続されているが、中間に他の構成要素が存在し得るものと理解されなければならない。
【0024】
単数の表現は、文脈上、明白に異なる意味を有しない限り複数の表現を含む。本明細書において、「含む」又は「有する」等の用語は、明細書上に記載した特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものが存在することを示すものであって、１つ又はそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品、又はこれを組み合わせたものなどの存在又は付加の可能性を予め排除しないものとして理解しなければならない。
【0025】
異なるように定義さがれない限り技術的又は科学的な用語を含み、ここで用いる全ての用語は、本実施形態が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。一般的に用いられる予め定義された用語は、関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有するものと解釈されなければならず、本明細書で明白に定義しない限り、理想的又は過度に形式的な意味として解釈されることはない。
【0026】
以下、添付する図面を参照しながら実施形態を詳細に説明する。図面を参照して説明する際に、図面符号に拘わらず同じ構成要素は同じ参照符号を付与し、これに対する重複する説明は省略する。
【0027】
図１は、一実施形態に係る時分解熱映像測定装置を説明するためのブロック図である。
【0028】
一実施形態に係る時分解熱映像測定装置１００は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）素子、ロジック（Ｌｏｇｉｃ）素子、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）素子、センサー（Ｓｅｎｓｏｒ）素子など、半導体素子又はサンプルの時間による発熱分布測定に活用することができる。また、時分解熱映像測定装置１００は、ｏｎ－ｏｆｆ高速スイッチング時に熱機械的応力（ｔｈｅｒｍｏ－ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｔｒｅｓｓ）による素子の物理的な変形又は破壊の原因分析と問題解決のための発熱応答特性の分析及び発熱伝達経路の分析に活用され得る。
【0029】
図１を参照すると、一実施形態に係る時分解（ｔｉｍｅ－ｒｅｓｏｌｖｅｄ ｏｒ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ）熱映像測定装置１００は、光イメージング部１１０、制御部１２０、及びバイアス部１３０を含む。
【0030】
光イメージング部１１０は、カメラ、プローブ光源、光分配器、及び対物レンズを含む。プローブ光源は、様々な波長のプローブ光源であり得る。一例として、プローブ光源は、ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）プローブ光源、又は、ＬＤ（ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ）プローブ光源であってもよいが、これに制限されることはない。
【0031】
光イメージング部１１０は、時分解時間にのみ照明するプローブ光源のプローブ光トレイン（相違に表現すると、プローブ光信号）をサンプルに照射（又は、照明）する。プローブ光トレインはサンプルによって反射され、カメラは、反射された信号を用いてサンプルの反射イメージを生成することができる。
【0032】
制御部１２０は、カメラ駆動のための第１トリガー信号をカメラに出力し、プローブ光源が時分解時間の間にプローブ光トレインをサンプルに照射するよう駆動信号（例えば、パルス形態の駆動信号）をプローブ光源に出力し、第２トリガー信号をオン（ｏｎ）区間でバイアス部１３０に出力し、第２トリガー信号をオフ（ｏｆｆ）区間でバイアス部１３０に出力しない。制御部１２０は、第２トリガー信号の出力及び未出力を繰り返すことができる。
【0033】
バイアス部１３０は、オン区間で第２トリガー信号に基づいてバイアス信号を生成し、生成されたバイアス信号をサンプルに印加する。サンプルは、バイアス信号によって発熱することができる。バイアス部１３０は、オフ区間でバイアス信号をサンプルに印加しない。バイアス部１３０は、バイアス信号の印加及び非印加を繰り返すことができる。
【0034】
光イメージング部１１０内のカメラは、オン区間で第１反射イメージを生成し、オフ区間で第２反射イメージを生成する。ここで、第１反射イメージは、プローブ光トレインがサンプルに照射されたとき、サンプルから反射した信号を用いて生成されたイメージを示すことができる。オン区間でサンプルはバイアス信号によって発熱され、第１反射イメージは発熱するサンプルの反射イメージに該当する。第２反射イメージは、オフ区間でプローブ光トレインがサンプルに照射されたとき、時サンプルから反射した信号を用いて生成されたイメージを示すことができる。オフ区間でサンプルは発熱しないため、第２反射イメージは未発熱するサンプルの反射イメージに該当する。
【0035】
制御部１２０は、第１及び第２反射イメージに基づいてサンプルの時分解熱反射イメージを生成する。以下、図２を参照して時分解熱映像測定装置について詳細に説明する。
【0036】
【0037】
図２を参照すると、時分解熱映像測定装置１００は、カメラ２１０、プローブ光源２１１、光分配器２１２、対物レンズ２１３、制御部１２０、及びバイアス部１３０を含む。図１を参照して説明したように、光イメージング部１１０は、カメラ２１０、プローブ光源２１１、光分配器２１２、及び対物レンズ２１３を含む。
【0038】
実施形態において、プローブ光源２１１にＬＤプローブ光源が用られる。この場合、図２に示す光分配器２１２の代わりに、線形偏光器、λ／４波長板、及び偏光光分配器が光イメージング部１１０に含まれる。
【0039】
制御部１２０は、第１トリガー信号２３０（例えば、電圧信号）をカメラ２１０に出力する。一例として、制御部１２０は、第１周波数（例えば、４Ｈｚ）に変調された第１トリガー信号２３０をカメラ２１０に出力してもよい。第１トリガー信号２３０はＴＴＬ（Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ－Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｌｏｇｉｃ）信号として、５Ｖ矩形波であってもよく、デューティサイクル（ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｅ）は５０％であってもよい。相違に表現すると、第１トリガー信号２３０は、ＴＴＬ（５Ｖ、デューティサイクル５０％）信号の形態を有してもよい。第１トリガー信号２３０のデューティサイクルは、制御部１２０によって可変され得る。
【0040】
制御部１２０は、光源ドライバを介して駆動信号２４０（例えば、電流信号）とモニタリング信号２５０（例えば、電圧信号）を生成し、駆動信号２４０をプローブ光源２１１に出力し、モニタリング信号２５０をオシロスコープ２２０に出力する。一例として、制御部１２０は、第２周波数（例えば、１ｋＨｚ）に変調された駆動信号２４０をプローブ光源２１１に出力し、第２周波数（例えば、１ｋＨｚ）に変調されたモニタリング信号２５０をオシロスコープ２２０に出力してもよい。駆動信号２４０とモニタリング信号２５０は、同じデューティサイクルと位相を有してもよい。駆動信号２４０とモニタリング信号２５０それぞれのパルス幅は、プローブ光源２１１の照明時間（時分解能）により決定され得る。一例として、駆動信号２４０とモニタリング信号２５０それぞれのパルス幅は、数十ｎｓ～数十ｕｓであってもよい。
【0041】
プローブ光源２１１は、駆動信号２４０によりプローブ光トレイン２７０を出力することができる。プローブ光トレイン２７０はパルス形態であってもよい。一例として、プローブ光トレイン２７０は、バイアス信号２８０の周期よりも短いパルス形態であってもよい。プローブ光源２１１の照明時間は、駆動信号２４０のデューティサイクル（例えば、駆動信号２４０のパルス幅）に決定され得る。
【0042】
制御部１２０は、オン区間でバイアスドライバを介して第２トリガー信号２６０－１又は２６０－２（例えば、電圧信号）を生成し、第２トリガー信号２６０－１又は２６０－２をバイアス部１３０に出力する。一例として、制御部１２０は、オン区間で第２周波数（例えば、１ｋＨｚ）に変調された第２トリガー信号２６０－１又は２６０－２をバイアス部１３０に出力することができる。
【0043】
制御部１２０は、バイアスドライバを介して第２トリガー信号２６０－１又は２６０－２のデューティサイクルを可変させることができる。第２トリガー信号２６０－１又は２６０－２のデューティサイクルは、バイアス部１３０が波形増幅器１３０－１を含んでいるか、又は、バイアス装備を含んでいるかに応じて決定される。一例として、バイアス部１３０は、波形増幅器１３０－１を含んでもよい。この場合、制御部１２０は、５０％よりも小さいデューティサイクル（例えば、デューティサイクル２５％）を有する第２トリガー信号２６０－１を波形増幅器１３０－１に出力することができる。波形増幅器１３０－１は、第２トリガー信号２６０－１を増幅してバイアス信号２８０（例えば、デューティサイクル２５％のバイアス信号）を生成する。バイアス信号２８０の大きさは、波形増幅器１３０－１の利益（ｇａｉｎ）を調節して調整され得る。他の一例として、バイアス部１３０は、バイアス装備１３０－２を含んでもよい。この場合、制御部１２０は、ＴＴＬ（５Ｖ、デューティサイクル５０％）信号の形態を有する第２トリガー信号２６０－２をバイアス装備１３０－２に出力することができる。バイアス装備１３０－２は、５０％よりも小さいデューティサイクル（例えば、デューティサイクル２５％）を有するバイアス信号２８０を大きさ調節して出力する。バイアス信号２８０のデューティサイクルを５０％よりも小さく設定すること（例えば、２５％に設定すること）は、次のバイアス信号がサンプルに印加される前にサンプルの温度が室温状態に低くなることを保障するためである。
【0044】
実施形態において、制御部１２０は、モニタリング信号２５０の位相がバイアス信号２８０の位相と同一になるようモニタリング信号２５０の位相を可変させることができる。
【0045】
実施形態において、バイアス部１３０の出力端に可変電圧減衰器が位置してもよく、バイアス信号２８０の大きさは可変電圧減衰器を介して調節され得る。
【0046】
実施形態において、バイアス装備１３０－２の外部トリガー信号条件（ＴＴＬ、又は、ＬＶＴＴＬ（ＬｏｗＶｏｌｔａｇｅ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ－Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｌｏｇｉｃ））に適するよう、制御部１２０は第２トリガー信号２６０－２を設定し、第２トリガー信号２６０－２をバイアス装備１３０－２に出力することができる。
【0047】
実施形態において、制御部１２０は、第１トリガー信号２３０、駆動信号２４０、モニタリング信号２５０、及び第２トリガー信号２６０－１又は２６０－２を同時に出力することができる。他の実施形態において、制御部１２０は、第１トリガー信号２３０の出力を用いて光源ドライバとバイアスドライバの出力を制御しすることができる。言い換えれば、第１トリガー信号２３０の出力を用いて、駆動信号２４０、モニタリング信号２５０、及び第２トリガー信号２６０－１、又は２６０－２の出力を制御することができる。
【0048】
制御部１２０は、第１トリガー信号２３０、第２トリガー信号２６０－１又は２６０－２、及びモニタリング信号２５０をオシロスコープ２２０に出力することができる。また、バイアス部１３０は、バイアス信号２８０をオシロスコープ２２０に出力することができる。
【0049】
第１トリガー信号２３０、第２トリガー信号２６０－１又は２６０－２、モニタリング信号２５０、及びバイアス信号２８０の間の遅延（ｌａｇ）は、オシロスコープ２２０を介して確認され得る。制御部１２０は、バイアス信号２８０の印加時点が第１トリガー信号２３０の出力時点及び第２トリガー信号２６０－１又は２６０－２の出力時点よりも第１時間だけ遅延される場合、プローブ光トレイン２７０の出力時点（又は、プローブ光源２１１の照明時点）が第１時間だけ遅延されるようにプローブ光源２１１を制御することができる。言い換えれば、プローブ光トレイン２７０の出力時点とバイアス信号２８０の印加時点が同期化され得る。これについては、図４を参照して後述する。
【0050】
プローブ光トレイン２７０の出力時点とバイアス信号２８０の印加時点が同期化された状態で、時分解熱映像測定装置１００は、サンプルの時分解熱反射イメージを取得するための動作を行う。
【0051】
バイアス部１３０は、図３に例示したように、オン区間でバイアス信号２８０をサンプルに印加し、オフ区間でバイアス信号２８０をサンプルに印加しない。これによって、サンプルには、周期的に発熱が区間反復的に発生し得る。
【0052】
バイアス信号２８０は、カメラの映像フレームにより交互にオン／オフされる。相違に表現すると、カメラの１つの映像フレームの時間の長さ（図３のｔｆ）は、オン区間の時間の長さとオフ区間の時間の長さと同一である。
【0053】
プローブ光トレイン２７０は、オン区間とオフ区間で光分配器２１２と対物レンズ２１３を介してサンプルに照射され、サンプルによって反射された信号は、対物レンズ２１３と光分配器２１２を介してカメラ２１０に向かうことができる。
【0054】
カメラ２１０は、オン区間でプローブ光トレイン２７０がサンプルによって反射された信号を用いてサンプルの発熱時の反射イメージ（即ち、第１反射イメージ）Ｉ１を生成する。カメラ２１０は、オフ区間でプローブ光トレイン２７０がサンプルによって反射された信号を用いて、サンプルの未発熱時の反射イメージ（即ち、第２反射イメージ）Ｉ２を生成する。
【0055】
制御部１２０は、第１反射イメージと第２反射イメージを用いてサンプルの時分解熱反射イメージを生成することができる。一例として、制御部１２０は、数式（Ｉ１－Ｉ２）／Ｉ２によりサンプルの時分解熱反射イメージを生成してもよい。
【0056】
制御部１２０は、プローブ光トレイン２７０の出力時点をバイアス信号２８０の印加時点から関心測定時点まで、次第に変化させながら一連の時分解熱反射イメージを取得することができる。一例として、バイアスの印加後に２０ｕｓの間に１ｕｓ単位でサンプルの発熱変化を測定する場合、制御部１２０は、プローブ光トレイン２７０のパルス幅を１ｕｓに設定してもよい。制御部１２０は、プローブ光トレイン２７０の出力時点を１ｕｓずつ２０回増加させながら毎回に時分解熱反射イメージを取得することができる。より具体的に、制御部１２０は、プローブ光源２１１を制御してプローブ光トレイン２７０の出力時点がバイアス信号２８０の印加時点よりも１ｕｓ遅延されるようにし（例えば、制御部１２０は、図３に示す３番目の映像フレームでτ＝１ｕｓに設定）、プローブ光トレイン２７０の出力時点が１ｕｓが遅延されたときの第１及び第２反射イメージを用いてサンプルの時分解熱反射イメージを取得することができる。制御部１２０は、プローブ光トレイン２７０の出力時点を再び１ｕｓに遅延されるようにし（例えば、図３に図示していないが、５番目の映像フレームでτ＝２ｕｓに設定）、プローブ光トレイン２７０の出力時点がバイアス信号２８０の印加時点から２ｕｓが遅延されたときの第１及び第２反射イメージを用いてサンプルの時分解熱反射イメージを取得することができる。このような方式により、制御部１２０は、プローブ光トレイン２７０の出力時点を１ｕｓだけ遅延させてサンプルの一連の時分解熱反射イメージを取得することができる。取得された時分解熱反射イメージを介してサンプルの発熱特性やサンプル内発の熱伝達経路を分析することができる。
【0057】
図４は、一実施形態に係るプローブ光トレインの出力時点の調節を説明するための図である。
【0058】
図４を参照すると、オシロスコープ２２０は、ディスプレイに第１トリガー信号２３０、第２トリガー信号２６０－１又は２６０－２、モニタリング信号２５０、及びバイアス信号２８０を表示することができる。
【0059】
制御部１２０は、駆動信号２４０をプローブ光源２１１に印加するとき、モニタリング信号２５０を生成してオシロスコープ２２０に出力する。一実施形態に係る時分解熱映像測定装置１００は、モニタリング信号２５０を用いてプローブ光源トレイン２７０とバイアス信号２８０との間の遅延時間をオシロスコープ２２０を介して測定し得る。一実施形態に係る時分解熱映像測定装置１００は、プローブ光源トレイン２７０を検出できる光検出器を別途に備えなくても、モニタリング信号２５０を用いてプローブ光源トレイン２７０とバイアス信号２８０との間の遅延時間を測定することができる。
【0060】
第１トリガー信号２３０、第２トリガー信号２６０－１又は２６０－２、及びモニタリング信号２５０の同期（ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ）が確認されることができる。プローブ光源２１１のプローブ光トレイン２７０とモニタリング信号２５０と間の遅延が確認され、モニタリング信号２５０とバイアス信号２８０との間の遅延が確認され得る。プローブ光源２１１の照明時点がバイアス信号２８０の印加時点に一致するよう、モニタリング信号２５０を見ながら駆動信号２４０の遅を調節することができる。
【0061】
図４に示された例で、第１トリガー信号２３０、第２トリガー信号２６０－１又は２６０－２、及びモニタリング信号２５０それぞれの出力時点は、バイアス信号２８０の印加時点と差が生じることがある。言い換えれば、バイアス信号２８０は、第１トリガー信号２３０、第２トリガー信号２６０－１又は２６０－２、及びモニタリング信号２５０よりも遅延（ｌａｇ）される。この場合、制御部１２０は、モニタリング信号２５０の出力時点を遅延させてバイアス信号２８０の遅延時間を測定することができる。図４に示した例のように、モニタリング信号２５０の出力時点がｔ１だけ遅延されたとき、バイアス信号２８０の大きさが増加する時点とモニタリング信号２５０の出力時点が同期化されることができる。制御部１２０は、プローブ光トレイン２７０の出力時点とバイアス信号２８０の印加時点が同期化されるよう、プローブ光トレイン２７０の出力時点をｔ１だけ遅延させることができる。これにより、バイアス信号２８０の印加時点に合わせてプローブ光トレイン２７０がサンプルに照射され得る。
【0062】
図５は、一実施形態に係る時分解熱映像測定方法を説明するためのフローチャートである。
【0063】
図５を参照すると、ステップ５１０において、時分解熱映像測定装置１００は、第１トリガー信号２３０をカメラ２１０に出力する。
【0064】
ステップ５２０において、時分解熱映像測定装置１００は、プローブ光源２１１が時分解時間の間にサンプルにプローブ光信号（例えば、図２のプローブ光トレイン２７０）を照射するように駆動信号２４０をプローブ光源２１１に出力し、プローブ光源２１１を介してプローブ光信号を時分解時間の間にサンプルへ照射する。
【0065】
ステップ５３０において、時分解熱映像測定装置１００は、第２トリガー信号２６０－１又は２６０－２をオフ区間でバイアス部１３０に出力せず、第２トリガー信号２６０－１又は２６０－２をオン区間でバイアス部１３０に出力する。第２トリガー信号２６０－１又は２６０－２のデューティサイクルは可変され得る。
【0066】
ステップ５４０において、時分解熱映像測定装置１００は、オフ区間でバイアス信号２８０をサンプルに印加せず、オン区間で第２トリガー信号２６０－１又は２６０－２に基づいてバイアス信号２８０を生成してサンプルに印加する。
【0067】
ステップ５５０において、時分解熱映像測定装置１００は、オン区間でプローブ光信号がサンプルに時分解時間の間に照射されたとき、サンプルから反射された信号を用いてサンプルの第１反射イメージを生成する。オン区間は、図３を参照して説明したように、カメラ２１０の１つの映像フレームに該当する時間の長さを有することができる。時分解熱映像測定装置１００は、カメラ２１０の１つの映像フレームに該当する時間の間に発熱するサンプルの第１反射イメージを取得することができる。
【0068】
ステップ５６０において、時分解熱映像測定装置１００は、オフ区間でプローブ光信号がサンプルに時分解時間の間に照射されたとき、サンプルから反射された信号を用いてサンプルの第２反射イメージを生成する。オフ区間は、図３を参照して説明したように、カメラ２１０の１つの映像フレームに該当する時間の長さを有する。時分解熱映像測定装置１００は、カメラ２１０の１つの映像フレームに該当する時間の間に未発熱するサンプルの第２反射イメージを取得する。
【0069】
ステップ５７０において、時分解熱映像測定装置１００は、生成された第１及び第２反射イメージに基づいてサンプルの時分解熱反射イメージを生成する。
【0070】
時分解熱映像測定装置１００は、カメラの以後映像フレームでプローブ光源２１１の照明時点を特定時点として選択し、サンプルの選択された特定時点に該当する時分解熱反射イメージを生成する。時分解熱映像測定装置１００は、プローブ光源２１１の照明時点を次第に遅延させてサンプルの一連の時分解熱反射イメージを生成することができる。
【0071】
【0072】
以上で説明された実施形態は、ハードウェア構成要素、ソフトウェア構成要素、又はハードウェア構成要素及びソフトウェア構成要素の組み合せで具現される。例えば、本実施形態で説明した装置及び構成要素は、例えば、プロセッサ、コントローラ、ＡＬＵ（ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｌｏｇｉｃ ｕｎｉｔ）、デジタル信号プロセッサ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、マイクロコンピュータ、ＦＰＡ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ａｒｒａｙ）、ＰＬＵ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサー、又は命令（ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）を実行して応答する異なる装置のように、１つ以上の汎用コンピュータ又は特殊目的コンピュータを用いて具現される。処理装置は、オペレーティングシステム（ＯＳ）及びオペレーティングシステム上で実行される１つ以上のソフトウェアアプリケーションを実行する。また、処理装置は、ソフトウェアの実行に応答してデータをアクセス、格納、操作、処理、及び生成する。理解の便宜のために、処理装置は１つが使用されるものとして説明する場合もあるが、当技術分野で通常の知識を有する者は、処理装置が複数の処理要素（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）及び／又は複数類型の処理要素を含むことが把握する。例えば、処理装置は、複数のプロセッサ又は１つのプロセッサ及び１つのコントローラを含む。また、並列プロセッサ（ｐａｒａｌｌｅｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）のような、他の処理構成も可能である。
【0073】
ソフトウェアは、コンピュータプログラム、コード、命令、又はそのうちの一つ以上の組合せを含み、希望の通りに動作するよう処理装置を構成したり、独立的又は結合的に処理装置を命令することができる。ソフトウェア及び／又はデータは、処理装置によって解釈されたり処理装置に命令又はデータを提供するために、いずれかの類型の機械、構成要素、物理的装置、仮想装置、コンピュータ格納媒体又は装置、又は送信される信号波に永久的又は一時的に具体化することができる。ソフトウェアはネットワークに連結されたコンピュータシステム上に分散され、分散した方法で格納されたり実行され得る。ソフトウェア及びデータは一つ以上のコンピュータで読出し可能な記録媒体に格納され得る。
【0074】
本実施形態による方法は、様々なコンピュータ手段を介して実施されるプログラム命令の形態で具現され、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録される。記録媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独又は組み合せて含む。記録媒体及びプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計して構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知のものであり使用可能なものであってもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体の例として、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク及び磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体、フロプティカルディスクのような磁気－光媒体、及びＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置を含む。プログラム命令の例としては、コンパイラによって生成されるような機械語コードだけでなく、インタプリタなどを用いてコンピュータによって実行される高級言語コードを含む。
【0075】
上記で説明したハードウェア装置は、本発明に示す動作を実行するために１つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成してもよく、その逆も同様である。
【0076】
上述したように実施形態をたとえ限定された図面によって説明したが、当技術分野で通常の知識を有する者であれば、上記の説明に基づいて様々な技術的な修正及び変形を適用することができる。例えば、説明された技術が説明された方法と異なる順に実行され、及び／又は説明されたシステム、構造、装置、回路などの構成要素が説明された方法とは異なる形態に結合又は組み合わせられてもよく、他の構成要素又は均等物によって置き換え又は置換されたとしても適切な結果を達成することができる。
【0077】
したがって、他の具現、他の実施形態及び特許請求の範囲と均等なものも後述する特許請求範囲の範囲に属する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【国際調査報告】