KR100647493B1 - 두께 및 형상 측정방법 및 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 두께 및 형상 측정방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 측정방법은 적어도 3 이상의 상호 상이한 파장의 광에 대해 위상 천이 간섭법을 이용하여 위상 데이터를 획득하는 단계와; 상기 위상 데이터를 분석하여 상기 박막의 두께 및 형상을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 측정시간, 측정된 데이터의 량, 측정된 데이터를 분석하기 위한 데이터의 처리시간을 현저히 감소시켜, 실제 반도체 등의 제조 공정에 용이하게 적용할 수 있다.

Description

두께 및 형상 측정방법 및 측정장치{APPARATUS AND METHOD FOR MEASUREMENT OF THICKNESS AND SURFACE PROFILE}
도 1은 본 발명에 따른 두께 및 형상 측정장치의 구성을 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 두께 및 형상 측정방법의 제어흐름도이고,
도 3은 박막의 광 특성을 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 광원 11 : 광파이버
12 : 고정부재 13 : 제1 볼록렌즈
20 : 제1 빔스플리터 30 : 간섭모듈
31 : 제2 볼록렌즈 32 : 제2 빔스플리터
33 : 기준면 40 : 필터 휠
50 : 제2 볼록렌즈 60 : 차단부재
70 : CCD 카메라 80 : 측정부
90 : 액츄에이터 100 : 제어부
본 발명은, 두께 및 형상 측정방법 및 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 측정시간, 측정된 데이터의 량, 측정된 데이터를 분석하기 위한 데이터의 처리시간을 현저히 감소시킨 두께 및 형상 측정방법 및 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체나 평판 디스플레이 제조 공정 중에서 불투명한 금속 층의 표면상에 투명한 박막 층을 도포하는 공정이 존재하는데, 이 때 투명한 박막 층의 두께 및 그 표면 형상에 대한 정보를 측정하는 몇가지 방법들이 제안되었다.
이러한 투명한 박막층의 두께와 그 표면 형상을 측정하는 방법의 하나로, 백색광 주사 간섭법(WSI : White-light Scanning Interferometry)이 제안되었는데, 종래의 위상 천이 간섭법(PSI : Phase Shifting Interferometry)이 가지는 2π-모호성(2π ambiguity)을 극복하여 거친면이나 고단차를 가지는 측정면도 고 분해능으로 측정할 수 있게 되었다.
백색광 주사 간섭법의 기본 측정 원리는 백색광의 짧은 가간섭(Short Coherence Length) 특성을 이용한다. 이는 광분할기인 빔 스플리터(Beam splitter)에서 분리되는 기준광과 측정광이 거의 동일한 광경로차(Optical path difference)를 겪을 때에만 간섭신호(Interference signal)가 발생하는 원리를 이용한다.
그러므로, 측정물을 광축 방향으로 PZT 액츄에이터와 같은 이송수단으로 수 나노미터(nanometer)의 미소 간격씩 이동하면서 측정 영역 내의 각 측정점에서의 간섭신호를 관찰하면, 각 점이 기준미러와 동일한 광경로차가 발생하는 지점에서 짧은 간섭신호가 발생한다.
이러한 간섭신호의 발생 위치를 측정 영역 내의 모든 측정점에서 산출하면 측정면의 3차원 형상에 대한 정보를 획득하게 되고, 획득된 3차원 정보로부터 박막층의 두께 및 표면 형상을 측정하게 된다.
한편, 투명한 박막층의 두께와 그 표면 형상을 측정하는 방법으로는 음향광학변조필터(AOTF : Acoustic Optics Tunable Filter)를 사용하는 방법이 있다. 음향광학변조필터를 사용하는 방법은 음향광학변조필터가 특정 파장 대역의 광만을 선택적으로 투과함으로써, 백색광 주사 간섭법에서 PZT 액츄에이터가 측정물을 광축 방향으로 미소 간격씩 이동시키는 것과 동일한 효과를 얻는다.
상기와 같은 두 방법의 일 예로 한국특허공개공보 제2000-0061037호와 한국특허공개공보 제2004-0004825호에 개시되어 있는 바 구체적인 설명은 본 명세서에서 생략한다.
그런데, 박막층의 두께 및 형상을 측정하기 위한 상기의 두 방법은 모두 측정시간이 길고, 측정된 데이터의 량이 많으며, 측정된 데이터를 분석하기 위한 데이터의 처리시간 또한 많이 소요되는 문제점이 제기되고 있다.
예컨대, 백색광 주사 간섭법의 경우에는 한 픽셀에 대해 PZT 액츄에이터가 측정물을 광축 방향으로 경우에 따라 수백 나노미터를 수 나노미터(nanometer)의 미소 간격씩 이동시키면서 CCD 카메라으로 촬영하게 되어 그 촬영에 소요되는 시간이 길고, 이에 따른 데이터의 량이 많아진다.
또한, 촬영을 통해 측정된 데이터를 분석하는데 있어서, 분석할 데이터의 량이 상기와 같이 많음과 더블어, 측정된 데이터를 분석하기 위해 FFT(Fast Finite Transform)와 위상 언랩핑(Unwrapping) 등의 분석방식을 사용하게 되어 데이터 처리시간 또한 많이 소요된다.
이러한, 문제는 음향광학변조필터를 이용하는 방법의 경우에도 동일하게 발생하게 되며, 특히, 음향광학변조필터는 데이터를 분석하는데 IFFT(Inverse Fast Finite Transform)의 과정을 거치게 되어 데이터 처리시간이 백색광 주사 간섭법을 이용하는 경우보다 많이 소요된다.
따라서, 상기와 같은 문제점에 의해 박막층의 두께 및 형상을 측정하는 상기와 같은 방법들을 실제 반도체 등의 생산 공정에 적용하기 곤란한 어려움이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 박막층의 두께 및 형상을 측정하는데 있어서, 측정시간, 측정된 데이터의 량, 측정된 데이터를 분석하기 위한 데이터의 처리시간을 현저히 감소시켜, 실제 반도체나 평판 디스플레이 등의 제조 공정에 용이하게 적용할 수 있는 두께 및 형상 측정방법 및 측정장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 박막의 두께 및 형상 측정방법에 있어서, 적어도 3 이상의 상호 상이한 파장의 광에 대해 위상 천이 간섭법을 이용하여 위상 데이터를 획득하는 단계와; 상기 위상 데이터를 분석하여 상기 박막의 두께 및 형상을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 두께 및 형상 측정방법에 의해 달성된다.
여기서, 상기 위상 데이터를 획득하는 단계는, 광원으로부터의 광을 상기 박 막에 조사하는 단계와; 상기 박막으로부터 반사되는 광과 기준면으로부터 반사된 광 간의 간섭광에서 제1 파장, 제2 파장 및 제3 파장의 광을 선별하는 단계와; 상기 제1 파장, 상기 제2 파장 및 상기 제3 파장의 광에 대해 각각 적어도 3 버킷(bucket) 이상의 상기 위상 천이 간섭법을 적용하여 상기 제1 파장, 상기 제2 파장 및 상기 제3 파장에 대응하는 제1 위상 데이터, 제2 위상 데이터 및 제3 위상 데이터를 획득하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 파장, 상기 제2 파장 및 상기 제3 파장의 광을 선별하는 단계는 상기 간섭광 중 상기 제1 파장, 상기 제2 파장 및 상기 제3 파장의 광을 선별하는 필터 휠(filter wheel)에 의해 수행될 수 있다.
그리고, 상기 제3 파장의 광은 상기 제1 파장의 광과 상기 제2 파장의 광 간의 맥놀이 현상에 의한 합성파형의 광인 것이 데이터 처리시간을 감소시킬 수 있어 바람직하다.
그리고, 상기 제1 위상 데이터, 상기 제2 위상 데이터 및 상기 제3 위상 데이터는 수학식
Figure 112004015511191-pat00002
(여기서, kt = 2π/λt(t=1,2,3)이고, λt는 제t 파장이고, N은 상기 위상 천이 간섭법의 버킷 횟수이다) 으로 측정될 수 있다.
그리고, 상기 제1 파장, 상기 제2 파장 및 상기 제3 파장 간은 수학식
Figure 112004015511191-pat00003
이 성립될 수 있다.
여기서, 상기 박막의 두께 및 형상을 측정하는 단계에서 상기 박막의 두께는 상기 박막의 광 특성에 기초하여 최적화 기법을 적용하여 측정하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 박막의 광 특성은 위상변이(βt)와, 반사계수(Rt)를 포함하며; 상기 위상변이(βt)는 수학식 βt=kt×d×n×cosθ (여기서, n은 굴절계수, θ는 굴절각이다) 에 의해 산출되고, 상기 반사계수(Rt)는 수학식
Figure 112004015511191-pat00004
(여기서, r01은 입사매질과 상기 박막 간의 경계면에서의 반사계수이고, r12는 상기 박막과 상기 박막에 접한 기저층 간의 경계면에서의 반사계수이다) 에 의해 산출되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 박막의 두께 및 형상을 측정하는 단계에서 상기 박막의 두께는 수학식
Figure 112004015511191-pat00005
(여기서,
Figure 112004015511191-pat00006
이고, d는 상기 박막의 두께에 대한 정보이고, mt는 정수 조건을 만족한다)에 최적화 기법을 적용하여 측정하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 박막의 두께 및 형상을 측정하는 단계에서 상기 박막의 형상은 수학식
Figure 112004015511191-pat00007
에 의해 측정될 수 있다.
한편, 상기 목적은 본 발명의 다른 분야에 따라, 다수의 파장을 갖는 광을 출사하는 광원과; 상기 광원으로부터 조사된 광을 반사 및 투과하여 기준면과 측정부로 분리 조사하는 빔 스플리터와; 상기 기준면으로부터 반사되는 광 및 상기 측정부로부터 반사되는 광 중 일정 파장의 광을 선택적으로 투과하는 필터 휠과; 상기 필터 휠을 투과한 광이 조사되어 이미지로 결상되는 결상부와; 상기 빔 스플리터와 상기 측정부 간의 간격이 가변되도록 상기 빔 스플리터와 상기 측정부 중 적어도 어느 하나를 이송하는 액츄에이터와; 상기 필터 휠, 상기 결상부 및 상기 액츄에이터를 제어하여 상기의 두께 및 형상 측정방법을 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 두께 및 형상 측정장치에 의해서도 달성될 수 있다.
여기서, 상기 필터 휠은 음향광학변조필터(AOTF : Acoustic Optics Tunable Filter)일 수 있다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 두께 및 형상 측정장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 광원(10), 제1 빔스플리터(20)(Beam splitter), 간섭모듈(30), 측정부(80), 필터 휠(40)(Filter wheel), 결상부 및 제어부(100)를 포함한다.
백색광이 출사되는 광원(10)은 대략 70W 정도의 텅스텐-할로겐 램프를 사용하는 것이 바람직하며, 출사방향으로 싱글 모드의 광파이버(11)의 일측이 연결되어 출사되는 백색광을 광파이버(11)의 타측으로 전송한다. 광파이버(11)의 타측에는 고정부재(12)가 위치하는데, 중앙의 핀홀에 광파이버(11)의 타측이 연결된다. 여기서, 핀홀을 통해 출사되는 백색광은 핀홀을 중심으로 펴져나간다.
고정부재(12)와 제1 빔스플리터(20) 사이에는 제1 볼록렌즈(13)가 위치한다. 여기서, 광파이버(11)로부터 출사된 백색광은 제1 볼록렌즈(13)를 투과하면서 일정한 폭으로 정렬된다.
제1 볼록렌즈(13)를 투과한 백색광은 제1 볼록렌즈(13)로부터 소정 거리를 두고 위치하는 제1 빔스플리터(20)에 입사된다. 여기서, 제1 빔스플리터(20)는 입사되는 백색광을 50:50의 비율로 분리시킬수 있는 무편광 튜브(Non Polarized Cube) 형태를 갖는 것이 바람직하며, 백색광의 분리는 동시에 진행되는 것이 아닌 측정과정에 따라 순차적으로 이루어진다. 여기서, 제1 빔스플리터(20)의 반사각은 백색광의 입사방향에 대해 약 45° 정도이므로, 반사되는 백색광은 입사방향에 수직하게 반사된다.
제1 빔스플리터(20)의 반사각에 대응하여 제2 볼록렌즈(31)가 배치된다. 여기서, 제2 볼록렌즈(31)는 제1 볼록렌즈(13)가 투과되는 백색광을 일정한 폭을 갖도록 정렬하는 것과는 달리, 투과되는 백색광의 폭을 진행방향에 따라 일 지점에 모아지도록 하여 백색광의 초점을 맞춘다.
제2 볼록렌즈(31)을 투과한 광은 제2 빔스플리터(32)의 일 지점에 초점이 맞춰진다. 여기서, 제2 빔스플리터(32)에 도달한 백색광의 일부는 기준면(33)을 향해 반사되고, 다른 일부는 그대로 투과하여 측정부(80)에 조사된다. 제2 빔스플리터(32)로부터 분리되어 측정부(80)에 조사된 백색광은 그 파장의 변화를 일으킨다. 여기서, 측정부(80)에 조사된 백색광의 파장 변화는 두께와 형상에 대한 정보를 갖음으로 인해 발생하게 된다.
제2 빔스플리터(32)로부터 분리되어 기준면(33)과 측정부(80)로 각각 조사된 백색광은 다시 반사되어 제2 빔스플리터(32)를 투과한 뒤, 제2 볼록렌즈(31)를 투과하면서 진행폭이 정렬된다. 그리고, 제1 빔스플리터(20)를 투과하여 필터 휠(40)에 입사된다.
필터 휠(40)은 제어부(100)의 제어에 따라 특정 파장, 즉 특정 대역의 단파장만을 선택적으로 투과하게 되는데, 이에 대하여는 후술한다. 본 발명에 따른 필터 휠(40)은 적어도 3 파장 이상의 단파장을 선별적으로 투과할 수 있으면 어떠한 유형의 필터 휠(40)이 사용되어도 무방하다. 따라서, 종래의 AOFT를 사용하는 측정장치에 비해 그 제조비용을 감소시킬 수 있다. 아울러, AOFT를 사용할 수 있음은 물론이다.
결상부, 예컨대, CCD 카메라(70)는 CCD 카메라(70)와 필터 휠(40) 사이에 배치되는 제3 볼록렌즈(50)에 의해 CCD 카메라(70)로 초점이 맞춰진 광을 결상한다. 여기서, CCD 카메라(70)에 결상된 백색광은 분광 이미지로서 얻을 수 있으며, 이를 스캔하여 각 정보의 추출이 가능하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 두께 및 형상 측정장치는 제2 빔스플리터(32)와 측정부(80) 간의 간격이 가변되도록 제2 빔스플리터(32)와 측정부(80) 중 적어도 어느 하나를 이송하는 액츄에이터(90)를 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액츄에이터(90)는 간섭모듈(30)을 측정부(80)에 접근 및 이격시킴으로서 제2 빔스 플리터(32)와 측정부(80) 간의 간격을 가변시킨다. 이에 따라, 후술할 위상 천이 간섭법이 적용될 수 있게 된다. 여기서, 액추에이터로는 간섭모듈(30)의 미소 이동이 가능한 PZT 액츄에이터(90)를 사용하는 것이 바람직하며, 본 발명의 기술사상이 적용 가능한 다른 형태의 액츄에이터(90)가 적용될 수 있음은 물론이다.
제어부(100)는 적어도 3 이상의 상호 상이한 파장의 광에 대해 위상 천이 간섭법을 이용하여 위상 데이터를 획득하고, 획득된 위상 데이터를 분석하여 측정부(80)에 설치된 박막(1, 도 3 참조)의 두께 및 형상을 측정한다.
도 1의 미설명 참조번호 60은 필터 휠(40)로부터 선택되지 않은 광을 흡수하여 소멸시키는 차단부재(60)이다.
이하에서는 제어부(100)가 본 발명에 따른 두께 및 형상 측정 방법을 전술한 측정장치에 적용하기 위해 제어, 데이터의 획득 및 분석 등의 과정을 수행하는 방법을, 도 2를 참조하여 설명한다. 여기서, 제어부(100)는 3 파장의 광에 대해 위상 천이 간섭법(WSI : White-light Scanning Interferometry)을 적용하는 것을 일 예로 하여 설명하며, 위상 천이 간섭법은 4 버킷 알고리즘이 적용되는 것을 일 예로 한다.
먼저, 제어부(100)는 광원(10)으로부터의 백색광이 전술한 바와 같은 광경로를 따라 필터 휠(40)을 투과하도록 하고, 여기서, 필터 휠(40)은 제1 파장(λ1)의 단파광만을 선별하여 투과시켜 CCD 카메라(70)도 조사한다. 이 때, 제어부(100)는 제1 파장(λ1)의 광에 대해 4 버킷의 위상 천이 간섭법이 적용될 수 있도록 액츄에 이터(90)를 구동시켜 4개의 데이터를 추출한다.
제어부(100)는 제1 파장(λ1)에 대해 추출된 데이터에 기초하여 제1 위상 데이터를 산출한다(S10). 제1 위상 데이터는 위상 천이 간섭법에 따라 [수학식 1] 및 [수학식 2]와 같이 표현된다.
[수학식 1]
Figure 112004015511191-pat00008
[수학식 2]
Figure 112004015511191-pat00009
여기서, [수학식 1] 및 [수학식 2]에서 각 변수들은 제1 파장(λ1)에서, Φ(k1)는 절대위상,
Figure 112004015511191-pat00010
은 측정된 상대위상, Ψ(k1,d)은 위상변화량에 대한 정보, k1=2π/λ1, N=4(버킷 횟수), d 및 h는 각각 두께 및 형상에 대한 정보이다.
한편, 제어부(100)는 제2 파장(λ2) 및 제3 파장(λ3)에 대하여도 제1 파장(λ1)에서와 같이 [수학식 3]과 [수학식 4], [수학식 5]와 [수학식 6]으로 표현되는 제2 위상 데이터와 제3 위상 데이터를 획득한다(S20, S30).
[수학식 3]
Figure 112004015511191-pat00011
[수학식 4]
Figure 112004015511191-pat00012
[수학식 5]
Figure 112004015511191-pat00013
[수학식 6]
Figure 112004015511191-pat00014
한편, 제어부(100)는 상기와 같이, 제1 파장(λ1), 제2 파장(λ2) 및 제3 파장(λ3)에 대해 획득된 제1 위상 데이터, 제2 위상 데이터 및 제3 위상 데이터를 분석하여 박막(1)의 두께 및 형상을 측정하는 과정을 수행한다.
먼저, [수학식 1]과 [수학식 3]에 의해 아래의 [수학식 7]이 유도된다.
[수학식 7]
Figure 112004015511191-pat00015
그리고, [수학식 1]과 [수학식 5]에 의해 아래의 [수학식 8]이 유도된다.
[수학식 8]
Figure 112004015511191-pat00016
그리고, [수학식 3]과 [수학식 5]에 의해 아래의 [수학식 9]가 유도된다.
[수학식 9]
Figure 112004015511191-pat00017
여기서, [수학식 5]와 [수학식 7]에 의해 아래의 [수학식 10]이 유도된다.
[수학식 10]
Figure 112004015511191-pat00018
이 때, 제어부(100)는 박막(1)의 두께를 [수학식 10]과 박막(1)의 광 특성에 기초하여 최적화 기법을 적용하여 측정하게 된다. 여기서, 박막(1)의 광 특성은 위상변이(βt)와, 반사계수(Rt)를 포함한다. 도 3은 박막(1)의 광 특성을 설명하기 위한 도면이다.
위상변이(βt)와, 반사계수(Rt)는 각각 [수학식11] 및 [수학식 12]에 의해 산출된다.
[수학식 11]
βt=kt×d×n×cosθ
(여기서, n은 굴절계수, θ는 굴절각, t=1,2,3(제t 파장)이다)
[수학식 12]
Figure 112004015511191-pat00019
(여기서, r01은 입사매질과 박막(1) 간의 경계면에서의 반사계수이고, r12는 박막(1)과 박막(1)에 접한 기저층(2) 간의 경계면에서의 반사계수이다)
즉, 제어부(100)는 [수학식 10], [수학식11] 및 [수학식 12]에 최적화 기법을 적용하여 최적의 박막(1)의 두께 d를 추산하게 된다(S400).
한편, 제어부(100)는 상기와 같이 추산된 두께 d에 기초하여 박막(1)의 형상을 [수학식 13]을 통해 측정한다(S50).
[수학식 13]
Figure 112004015511191-pat00020
여기서, [수학식 13]은 [수학식 1] 또는 [수학식 3] 또는 [수학식 5] 중 어느 하나로부터 유도된 것이다.
한편, 본 발명에 따른 두께 및 형상 측정방법에 있어서, 제3 파장(λ3)의 광은 제1 파장(λ1)의 광과 제2 파장(λ2)의 광 간의 맥놀이 현상에 의한 합성파형의 광을 사용하는 것이 데이터의 분석 및 계산에 소요되는 시간을 줄일 수 있어 바람직하다. 즉, 제3 파장(λ3)은 제1 파장(λ1) 및 제2 파장(λ2)의 변수들에 의해 아래의 [수학식 13] 및 [수학식 14]와 같이 정의될 수 있다.
[수학식 13]
k3 = k1 - k2
[수학식 14]
Figure 112004015511191-pat00021
전술한 실시예에서는, 3 파장의 광에 대해 각각 4 버킷의 위상 천이 간섭법을 이용하는 것을 일 예로 설명하였으나, 측정의 정확성을 위해 4 파장 이상의 광에 대해 위상 천이 간섭법을 적용할 수 있음은 물론이고, 5 버킷 이상의 위상 천이 간섭법을 적용할 수 있음은 물론이다.
또한, 박막(1)의 두께를 측정하기 위한 최적화 기법으로는, 이중 Levenberg-Marquardt 비선형 최소 자승법(nonlinear least square method)을 이용하는 것이 빠른 수렴속도를 발휘할 수 있어 바람직하며, 박막(1)의 두께를 측정하는 여타의 최적화 기법이 적용 가능함은 물론이다.
그리고, 본 발명에 따른 간섭모듈(30)은 마이켈슨(Michelson) 간섭계가 사용되는 것이 바람직하며, 미라우(Mirau) 간섭계나 리닉(Linnic) 간섭계가 적용 가능함은 물론이다.
그리고, 전술한 실시예에서는 본 발명이 1층 박막 구조에 대해여 적용되는 것을 일 예로 하고 있으나, 여러층의 박막 구조에도 3 이상의 상호 상이한 파장의 광에 대해 위상 천이 간섭법을 이용하여 위상 데이터를 획득하고, 위상 데이터를 분석하여 여러 층의 박막의 두께 및 형상을 측정할 수 있음은 물론이다.
이와 같이, 적어도 3 이상의 상호 상이한 파장의 광에 대해 위상 천이 간섭 법을 이용하여 위상 데이터를 획득하고, 위상 데이터를 분석하여 박막(1)의 두께 및 형상을 측정함으로써, 측정시간, 측정된 데이터의 량, 측정된 데이터를 분석하기 위한 데이터의 처리시간을 현저히 감소시켜, 실제 반도체 등의 제조 공정에 용이하게 적용할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 반도체나 평판 디스플레이 등의 제조 공정에 있어 박막의 두께 및 형상을 동시에 측정할 때, 측정시간, 측정된 데이터의 량, 측정된 데이터를 분석하기 위한 데이터의 처리시간을 현저히 감소시켜, 실제 반도체 등의 제조 공정에 용이하게 적용할 수 있는 두께 및 형상 측정방법 및 측정장치가 제공된다.

Claims (12)

  1. 박막의 두께 및 형상 측정방법에 있어서,
    광원으로부터의 백색광을 상기 박막 및 기준면에 조사하는 단계와;
    상기 박막으로부터 반사되는 광과 상기 기준면으로부터 반사된 광 간의 간섭광에서 제1 파장을 선별하는 단계와;
    상기 제1 파장의 광에 대하여 적어도 3 버킷(bucket) 이상의 위상 천이 간섭법을 적용하여 상기 제1 파장에 대응하는 제1 위상 데이터를 획득하는 단계와;
    상기 간섭광에서 제2 파장을 선별하는 단계와;
    상기 제2 파장의 광에 대하여 적어도 3 버킷(bucket) 이상의 위상 천이 간섭법을 적용하여 상기 제2 파장에 대응하는 제2 위상 데이터를 획득하는 단계와;
    상기 간섭광에서 상기 제1 파장 및 상기 제2 파장과 상이하며 상호 상이한 적어도 파장을 갖는 적어도 하나의 제3 파장을 선별하는 단계와;
    상기 제3 파장의 광에 대하여 적어도 3 버킷(bucket) 이상의 위상 천이 간섭법을 적용하여 상기 제3 파장에 대응하는 제3 위상 데이터를 획득하는 단계와;
    상기 제1 위상 데이터, 상기 제2 위상 데이터 및 상기 제3 위상 데이터를 분석하여 상기 박막의 두께 및 형상을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 두께 및 형상 측정방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 파장, 상기 제2 파장 및 상기 제3 파장의 광을 선별하는 단계는 상기 간섭광 중 상기 제1 파장, 상기 제2 파장 및 상기 제3 파장의 광을 선별하는 필터 휠(filter wheel)에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 두께 및 형상 측정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3 파장의 광은 상기 제1 파장의 광과 상기 제2 파장의 광 간의 맥놀이 현상에 의한 합성파형의 광인 것을 특징으로 하는 두께 및 형상 측정 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 위상 데이터, 상기 제2 위상 데이터 및 상기 제3 위상 데이터는 수학식
    Figure 112004015511191-pat00022
    (여기서, kt = 2π/λt(t=1,2,3)이고, λt는 제t 파장이고, N은 상기 위상 천이 간섭법의 버킷 횟수이다) 으로 측정되는 것을 특징으로 하는 두께 및 형상 측정방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 파장, 상기 제2 파장 및 상기 제3 파장 간은 수학식
    Figure 112004015511191-pat00023
    이 성립되는 것을 특징으로 하는 두께 및 형상 측정방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 박막의 두께 및 형상을 측정하는 단계에서 상기 박막의 두께는 상기 박막의 광 특성에 기초하여 최적화 기법을 적용하여 측정하는 것을 특징으로 하는 두께 및 형상 측정방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 박막의 광 특성은 위상변이(βt)와, 반사계수(Rt)를 포함하며;
    상기 위상변이(βt)는 수학식 βt=kt×d×n×cosθ (여기서, n은 굴절계수, θ는 굴절각이다) 에 의해 산출되고, 상기 반사계수(Rt)는 수학식
    Figure 112004015511191-pat00024
    (여기서, r01은 입사매질과 상기 박막 간의 경계면에서의 반사계수이고, r12는 상기 박막과 상기 박막에 접한 기저층 간의 경계면에서의 반사계수이다) 에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 두께 및 형상 측정방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 박막의 두께 및 형상을 측정하는 단계에서 상기 박막의 두께는 수학식
    Figure 112004015511191-pat00025
    (여기서,
    Figure 112004015511191-pat00026
    이고, d는 상기 박막의 두께에 대한 정보이고, mt는 정수 조건을 만족한다)에 최적화 기법을 적용하여 측정하는 것을 특징으로 하는 두께 및 형상 측정방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 박막의 두께 및 형상을 측정하는 단계에서 상기 박막의 형상은 수학식
    Figure 112004015511191-pat00027
    에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 두께 및 형상 측정방법.
  11. 다수의 파장을 갖는 광을 출사하는 광원과;
    상기 광원으로부터 조사된 광을 반사 및 투과하여 기준면과 측정부로 분리 조사하는 빔 스플리터와;
    상기 기준면으로부터 반사되는 광 및 상기 측정부로부터 반사되는 광 중 일정 파장의 광을 선택적으로 투과하는 필터 휠과;
    상기 필터 휠을 투과한 광이 조사되어 이미지로 결상되는 결상부와;
    상기 빔 스플리터와 상기 측정부 간의 간격이 가변되도록 상기 빔 스플리터와 상기 측정부 중 적어도 어느 하나를 이송하는 액츄에이터와;
    상기 필터 휠, 상기 결상부 및 상기 액츄에이터를 제어하여 제1항 또는 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 두께 및 형상 측정방법을 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 두께 및 형상 측정장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 필터 휠은 음향광학변조필터(AOTF : Acoustic Optics Tunable Filter)인 것을 특징으로 하는 두께 및 형상 측정장치.
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