KR101060053B1 - 자기 참조 헤테로다인 반사계 및 그 실행방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 교정을 위해 참조 웨이퍼를 이용함이 없이 헤테로다인 광 신호들로부터 매우 정확한 위상 쉬프트 정보를 획득하는 자기-참조 헤테로다인 반사계 시스템 및 방법에 관한 것이다. 자기-참조 헤테로다인 반사계는 ω + Δω의 분리된 각도 주파수에서 s-편광 및 p-편광 빔 성분들로 구성되는 HR 빔이 이용되는 헤테로다인 반사계(HR) 모드와 ω + Δω의 분리된 각도 주파수에서 p-편광 빔 성분들로 구성되는 SR 빔이 이용되는 자기-참조(SR) 모드 간에서 신속하게 교대한다. 2개의 측정들이 신속하게 연속으로 이루어지는 때에 검출기의 온도-유도 잡음은 양 측정들에 대해 동일한 것으로 추정된다. 측정 위상 쉬프트 δRef / film는 HR 빔으로부터 발생하며, 참조 위상 쉬프트 δRef / Sub 는 SR 빔으로부터 발생한다. HR 빔의 맥놀이 신호들로부터 발생한 측정 위상 쉬프트 δRef / film는 막 두께 측정을 위해 사용된다. SR 빔은 p-편광되며, 막 표면으로부터 큰 반사가 발생하지 않으며 막에 관한 임의의 위상 정보를 수반하지 않는다. SR 빔의 맥놀이 신호들로부터 발생한 참조 위상 쉬프트 δRef / Sub 는 참조 샘플을 사용하여 획득된 것과 등가이다. 이후, 막 위상 쉬프트 정보는 온도로 인한 위상 편차와 관계없이 측정 위상 쉬프트 δRef / film와 참조 위상 쉬프트 δRef / Sub 로부터 도출된다. 막 두께는 막 위상 쉬프트 정보로부터 계산된다.
Figure R1020087010253
반사계, 위상 쉬프트, 참조 웨이퍼, 막 두께, HR 빔, SR 빔

Description

자기 참조 헤테로다인 반사계 및 그 실행방법{SELF REFERENCING HETERODYNE REFLECTOMETER AND METHOD FOR IMPLEMENTING}
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본 발명은 반사율 측정에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 헤테로다인 반사계를 통해 반사되어 분리된 주파수 신호들에서 위상 쉬프트를 측정함으로써 두께 정보를 획득하는 반사계 시스템 및 방법에 관한 것이다. 더욱이 본 발명은 기판 위에 형성된 박막 및 초박막 두께를 측정하기 위해 헤테로다인 반사계로부터 헤테로다인 신호들을 이용하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 본 발명은 검출기 편차를 보상하기 위해 막 두께를 모니터링하는 자기 참조 헤테로다인 반사계에 관한 것이다. 부가적으로 본 발명은 광 측정 콤포넌트에서 발생된 스퓨리어스 잡음을 보상하는 헤테로다인 반사계에 관한 것이다. 본 발명은 또한 막 두께의 인 시투(in situ) 모니터링을 위한 헤테로다인 반사계에 관한 것이다.
칩 제조에서 매우 정확한 공차에 대한 증가 적인 수요 때문에 후속 층들의 물리적 특성들은 대부분의 응용에 대한 만족스런 결과를 획득하도록 공정 동안에 면밀하게 제어되어야 한다. 넓게 정의하면 반사율 측정은 광 파형과 같은 파형들의 상호작용의 측정에 관한 것이다. 반사계는 동일 위상으로 만나는 2개의 코히런트 파형들이 서로를 강화시키지만 반대 위상을 갖는 2개의 파형이 서로를 소거하는 원리에 따라 작동한다. 일 종래기술의 모니터링 시스템은 피쳐 높이 정보가 추정되는 표면 프로파일의 변화들을 측정하는 반사율 측정을 이용한다. Hongzhi Zhao 등의 SPIE Proceedings, Vol. 4231, 2000, p. 301에 실린 "A Practical Heterodyne Surface Interferometer with Automatic Focusing"은 전체적으로 본원의 참조 문헌으로서 포함되며 참조 헤테로다인 신호와 측정 신호와의 위상 차이를 검출하는 반사계를 개시한다. 표면상의 예리한 조사 지점과 관련되는 높이 정보는 측정으로부터 추정될 수 있다. 참조 신호와 측정 신호들이 상이한 경로를 통해 전파되는 빔들에 의해 발생 되지만은 이것은 공통 경로 간섭계이다. 이러한 접근은 종종 공통-축 접근 또는 수직-축 접근으로서 지칭되는데 입사빔과 반사빔들은 관찰되는 표면과 수직인 타겟 위치에 대한 공통 경로 혹은 공통 축을 점거하기 때문이다.
종래 기술에서 공지된 공통-경로 헤테로다인 간섭계들의 일 단점은 높이 정보가 참조 신호의 큰 조사 영역의 평균 높이로부터 계산된다는 것이다. 따라서 결과 정확도는 표면 거칠기에 의해 악영향을 받는다. 종래기술 공통-축 방법의 다른 제한은 막 층에 대한 실제 두께 파라메터를 측정하거나 계산하지 않는다는 것이다.
막 두께 모니터링에 있어서의 다른 시도는 광 소스의 주파수 변조에 의해 헤테로다인을 획득하였다. "Method of Measuring the Thickness of a Transparent Material" 라는 명칭의 Zhang의 미국특허 제 5,657,124호 및 "Process and Device for Measuring the Thickness of a Transparent Material Using a Modulated Frequency Light Source" 라는 명칭의 Zhang 등의 미국특허 제 6,215,556호는 이러한 디바이스들을 개시하며 전체적으로 본원의 참조 문헌으로서 포함된다. 이러한 디바이스들에 관하여 변조 주파수를 갖는 편광빔은 타겟 표면으로 지향되며 헤테로다인 간섭 신호들은 2개의 광선으로부터 검출되는데 제 1 신호는 타겟의 상부 표면으로부터 반사되며 제 2 신호는 타겟의 바닥부 표면으로부터 반사된다. 두께는 광 소스의 선형으로 변조된 세기를 갖는 헤테로다인 간섭 신호들을 비교함으로써 변조 주기당 맥놀이(beat)의 개수로부터 결정된다. 이러한 타입의 디바이스들의 근본적인 결함은 헤테로다인이 주파수 변조에 의해 획득되기 때문에 소스와 측정가능한 가장 얇은 막이 대역폭에 의해 제한된다는 것이다.
다른 헤테로다인 간섭계들은 2개의 개별 빔으로부터 헤테로다인 신호를 획득하며, 제 1 빔은 제 1 주파수와 편광을 가지며, 제 2 빔은 제 2 주파수와 편광을 갖는다. "Method and Apparatus for Simultaneously Interferometrically Measuring Optical Characteristics in a Noncontact Manner" 라는 명칭의, Haruna 등의 미국특허 제 6,172,752호, 및 "Heterodyne Thickness Monitoring System" 라는 명칭의, 미국특허 제 6,261,152호는 전체적으로 본원의 참조 문헌으로서 포함되며, 이러한 타입의 간섭계를 개시한다.
도 1은 분리된 주파수 쌍의, 수직으로 편광된 빔들이 종래기술에서 일반적으로 알려진 바와 같이, 화학 기계적 연마(CMP) 장치에서 사용하기 위해 혼합되고 헤테로다인 되기 이전에 개별 광 경로들로 전파되는 헤테로다인 두께 모니터링 장치의 다이어그램이다. 이에 따라, 헤테로다인 두께 모니터링 시스템(100)은 일반적으로 CMP 장치, 웨이퍼(110) 및 측정 광 어셈블리를 포함한다. 웨이퍼(110)는 기판(112)과 막(114)을 포함한다.
일반적으로, 측정 광 어셈블리는 반사빔의 광 주파수에서의 도플러 쉬프트를 검출 및 측정하는 다양한 콤포넌트들을 포함하는데, 레이저 소스(140), 빔 분배기(BS; 114), 편광 빔 분배기(PBS; 146), 빔 1/4 파장 플레이트(148), 빔 반사기(152), 빔 1/4 파장 플레이트(150), 혼합 편광판(143), 광검출기(147), 혼합 편광판(145), 광검출기(149), 및 광검출기들(147 및 149)의 출력과 전기적으로 연결된 신호-처리 어셈블리(154)를 포함한다.
동작시에 레이저 다이오드(140)는 제 1 파장의 제 1 선형 편광된 광 성분(102) 및 제 2 파장의 제 1 편광 성분과 수직으로 편광된 제 2 선형 편광된 성분(103)을 갖는 빔을 방출한다. 제 1 편광 성분 및 제 2 편광 성분(102 및 103)은 동일 선상에서 BS(114)로 전파하는데 BS(114)에서 두 성분 중 일부는 빔(134 및 135)으로서 혼합 편광판(145)에 반사되고 이후에 빔(116 및 117)으로서 신호(I2)가 발생하는 검출기(149)로 반사된다.
편광 성분(102 및 103)의 투과 부분들은 빔(104 및 105)으로서 PBS(146)로 전파된다. PBS(146)에서 성분(104)은 빔(106)으로서 제 1 전송 경로를 따르며 참조 1/4 파장 플레이트(148)를 통과하여 반사기(152)로 진행하며 빔(122)으(빔(106)과 수직으로 편광됨) 1/4 파장 플레이트(148)를 통해 재반사되고 PBS(146)에서 혼합 편광판(143)으로 반사되며 빔(124)으로서 검출기(147) 상으로 반사된다.
성분(105)으로부터의 제 2 편광 성분은 빔(120)으로서의 제 1 경로와는 개별 전송 경로를 따르며 제 1 편광 성분(104)과는 수직으로 지향되며 이에 따라 PBS(146)에서 반사되며 빔(109)으로서 1/4 파장 플레이트(150)를 통과하고 광 투과성 회전가능 운반체(115)로 전파한다. 빔(109)은 회전가능 운반체(115)의 후방 표면에서 기판(112)과 막(114)의 상부 표면 간의 경계면에서 부분 반사를 겪게 되며 이에 따라 각각의 부분 반사된 빔(111S, 111T 및 111B)을 발생한다. 각 반사된 빔(109S, 109T 및 109B)은 1/4 파장 플레이트(150)를 통해 후방으로 전파되며 PBS(146)를 통해 빔(113S, 113T 및 113B)으로 전송되고 빔(122)과 동일 선상에서 빔(124, 135S, 135T 및 135B)으로서 혼합 편광판(145)으로 전파되며 이후에 신호(I1)로서 광검출기(147)에서 검출된다. 중요하게도 I1은 하나의 광 주파수에서 발진하고 막과 상호작용하는 빔(107)과 다른 광 주파수에서 발진하고 막과 상호작용하지 않는 제 2 광 경로로 전파되는 빔(120) 모두로부터 발생한다. 신호들(I1 및 I2)은 두께 측정을 얻기 위해 비교된다.
측정 빔이 광 경로 길이 변경을 겪게 되는 때에 맥놀이 신호는 대응하는 위상 쉬프트를 겪게 된다. 위상 쉬프트의 양은 측정 빔의 위상과 광 경로 길이 변경이 없는 빔의 위상을 비교하여 결정될 수 있다. 빔들 간의 위상 쉬프트는 타겟 샘플에 대한 두께(혹은 두께 변화)가 추정되는 거리에 외삽될 수 있다.
분명한 바와 같이, 신호(I1)가 상이한 광 경로들을 갖는 2개의 빔으로부터 검출되고 경로들 중 하나 만이 샘플과 상호작용하기 때문에 빔 중 하나의 광 경로의 변경은 막 표면에 대한 거리 변화로서 추정된다. 더욱이, 막 표면상의 단일 지점에 대한 거리만이 측정되기 때문에 이러한 측정을 방해하는 외부 인자들은 웨이퍼 틸트와 같은 두께 변화로서 해석될 수 있다. 따라서 이러한 반사계는 프로파일 측정으로 크게 격하된다.
본 발명은 보정을 위해 참조 웨이퍼를 이용함이 없이 헤테로다인 광 신호들로부터 매우 정확한 위상 쉬프트 정보를 획득하는 자기 참조 헤테로다인 반사계 시스템 및 방법에 관한 것이다. 헤테로다인 반사계는 일반적으로 분리된 광 주파수들을 갖는 광 소스, 광 맥놀이 신호를 발생하는 광 혼합기들의 쌍(pair), 광 맥놀이 신호를 검출하고 전기 헤테로다인 맥놀이 신호들로 변환하는 광 검출기들의 쌍, 및 2개의 전기적 신호들 간의 위상 쉬프트를 검출하는 위상 쉬프트 검출기로 구성된다.
자기 참조 헤테로다인 반사계는 2개의 모드, 즉 ω와 ω + Δω의 분리된 각 주파수들에서 s-편광 및 p-편광 빔 성분들로 구성된 HR 빔이 이용되는 헤테로다인 반사계(HR) 모드 및 ω와 ω + Δω의 분리된 각 주파수들에서 p-편광 빔 성분들로 구성되는 SR 빔이 이용되는 자기 참조(SR) 모드에서 동작한다. 측정 위상 쉬프트(δRef / film)은 HR 빔으로부터 검출된 Iref 및 Ihet 신호들로부터 도출되고 참조 위상 쉬프트(δRef/Sub)는 SR 빔으로부터 검출된 Iref 및 Ihet 신호들로부터 도출된다. SR 빔은 p-편광되고, 막 표면으로부터 큰 반사가 발생하지 않게 된다. 막-표면 경계면으로부터 되돌아오는 반사는 막에 관한 위상 정보를 수반하지 않게 된다. 따라서 SR 빔의 맥놀이 신호들로부터 발생된 참조 위상 쉬프트(δRef/Sub)는 참조 샘플을 사용하여 획득된 것과 등가가 된다.
신속하게 연속으로 HR 모드와 SR 모드 간에서 교대함으로써 검출기의 온도 유도 잡음과 위상 편차는 2개 모든 측정들에 관해 동일한 것으로 추정될 수 있다. 이후에 막 위상 쉬프트(Δφfilm)는 측정 위상 쉬프트(δRef/film)와 참조 위상 쉬프트(δRef / Sub)로부터 계산될 수 있다. 이를 수행함에 있어서 양 검출기들에 관한 온도-유도 검출기 잡음과 위상 편차는 효율적으로 소거되며 온도 의존 Δφfilm을 산출하게 된다.
참조 위상 쉬프트(δRef/Sub)가 막의 변화들에 영향을 받지 않고 기판이 변하지 않기 때문에 연속적인 참조 위상 쉬프트 값들 간의 오차는 검출기 잡음 혹은 온도-관련 위상 쉬프트에 기인할 수 있다. 수락 불가능한 잡음 레벨들은 변화에 대한 순차적인 참조 위상 쉬프트 값들을 모니터링 함으로써 검출될 수 있다. 이후에 측정들 간의 위상 변화의 크기는 잡음 임계값과 비교될 수 있다.
본 발명의 신규한 특징들은 청구범위에서 제시된다. 그러나 본 발명 자체뿐만 아니라 바람직한 사용 형태, 발명의 목적 및 이점들은 첨부 도면과 관련하여 읽혀지는 때에 예시적인 실시형태에 대한 하기의 상세한 설명을 참조하여 가장 될 이해될 것이다.
도 1은 종래기술에서 일반적으로 알려진 바와 같은 헤테로다인 간섭계의 다이어그램이다.
도 2는 박막 두께를 측정하는 헤테로다인 간섭계의 다이어그램이다.
도 3A 및 3B는 박막과 함께, ω의 광 각 주파수를 갖는 s-편광 성분과 ω + Δω의 분리된 광 각 주파수를 갖는 p-편광 성분으로 구성되는 선형으로 편광된 입사빔의 상호작용을 도시한 다이어그램이다.
도 4A 내지 4C는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 참조 웨이퍼를 이용함이 없이 박막 두께를 측정하는 자기 참조 헤테로다인 반사계의 동작 상태들의 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 자기-참조 헤테로다인 반사율 측정을 이용하여 막 두께를 얻는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6A 및 6B는 막과 기판과 함께, HR 빔 및/또는 SR 빔 간의 상호작용을 도 시한 다이어그램이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라잡음 소거에 저항적인 검출기 잡음을 확인하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 8A 및 8B는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 광 콤포넌트들을 이동함이 없이 구성된 자기-참조 헤테로다인 반사계의 다이어그램이다.
도 9A 및 9B는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 개별 SR 빔과 HR 빔 경로들을 갖는 자기-참조 헤테로다인 반사계의 다이어그램이다.
도 10A 및 10B는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 SR 및 HR 빔 경로들을 서로 반대방향으로 회전시킨 자기-참조 헤테로다인 반사계의 다이어그램이다.
도 11A 및 11B는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 HR 동작 모드와 SR 동작 모드 간에서 전기적으로 스위칭하기 위한 액정 가변 지연기(liquid crystal variable retarder)를 이용한 자기-참조 헤테로다인 반사계의 다이어그램이다.
도 13A와 도 13B는 검출기에서 온도 편차보다 빠른 속도로 HR 빔과 SR 빔 간에서 또는 그 역으로 스위칭하기 위한 기계 장치 또는 전자기 장치를 이용하는 자기-참조 헤테로다인 반사계를 도시한다.
도 14A 및 14B는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 검출기들의 온도 변화들로부터 발생하는 위상 측정에서 에러를 최소화하기 위해 고주파 광 스위치를 이용하는 SR 및 HR 빔 경로들을 서로 반대방향으로 회전시킨 자기-참조 헤테로다인 반사계의 다이어그램이다.
도 15A 및 15B는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 검출기 위상 쉬프트의 유일한 문제에 대처하도록 SR 빔이 샘플을 우회하는 초퍼(chopper)를 이용한 자기-참조 헤테로다인 반사계의 다이어그램이다.
도 16A 및 16B는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 SR 빔 경로가 진폭 변조된(AM) 빔에 의해 대체된 자기-참조 헤테로다인 반사계의 다이어그램이다.
본 발명의 기타 특징들은 하기의 상세한 설명과 첨부 도면으로부터 분명하게 될 것이다.
마이켈슨 헤테로다인 간섭계에서 간섭 참조 빔과 측정 빔은 전형적으로 ~ KHz 내지 MHz의 근소한 광 주파수 오차를 갖는다. 둘 간의 간섭은 하기의 식에 의해 표시된다.
I = A + B cos(Δωt + φ)
A는 직류전류 성분이며,
B는 프린지 가시성(fringe visibility)을 나타내는 신호 성분이며,
φ는 참조 빔과 측정 빔 간의 위상 차이이며,
Δω는 2 신호 간의 각 주파수 차이이다. 둘 간의 간섭은 각 주파수 차이(Δω)와 일치하는 각 주파수를 갖는 맥놀이 신호로서 관찰될 수 있다.
측정 빔이 광 경로 길이 변화(Δd)를 겪게 되는 때에, 맥놀이 신호는 대응하는 위상 쉬프트(Δφ=(4π×Δd)/λ)를 겪게 된다.
본 발명자는 "Method for Monitoring Film Thickness Using Heterodyne Reflectory and Grating Interferometry" 라는 명칭으로 2005년 7월 10일 출원된 공동-계류중인 미국특허출원 제 11/178,856호 및 또한 "Heterodyne Reflectometer for Film Thickness Monitoring and Method for Implementing" 라는 명칭으로 2005년 2월 25일 출원된 공동-계류중인 미국특허출원 제 11/066,933호에서의 박막 측정들에 대한 복잡하지 않은 헤테로다인 반사계 접근을 개시하였다. 이러한 접근에 따르면 측정 신호는 각각이 샘플과 상호작용하는 2개의 빔 성분들로부터 헤테로다인된다. 빔 성분들 중 하나는 막으로부터 거의 전적으로 굴절되며 막의 바닥부에서 반사되고 다른 빔은 표면에서 반사된다. 따라서 헤테로다인 측정 신호의 위상은 샘플의 두께와 관련되는 2개의 빔 성분들의 광 경로들에서의 차이로 인한 것이다. 이러한 개념은 도 2의 헤테로다인 반사계에 대한 설명으로 이해될 것이다.
도 2는 박막 두께를 측정하는 헤테로다인 반사계의 다이어그램이다. 일반적으로 헤테로다인 반사계(200)는 입사각(α)으로 막(214) 상에 입사하는 지향된 입사빔(203)을 위한 광학을 포함한다. 광 소스(220)는 타겟을 조사하기 위해 서로에 대해 수직인 분리된 광 주파수들에서 동작하는 2개의 선형 편광된 성분들을 갖는 빔(202)을 발생한다. 가령, 빔은 주파수(ω)에서 s-편광 빔 성분을 가지며 주파수(ω + Δω)에서 p-편광 빔 성분을 갖는다.
빔(203)은 분리된 광 주파수들을 가지며 서로에 대해 수직인 2개의 선형 편광 성분들, 즉 ω과 ω + Δω 각각의 분리된 주파수들에서 s-편광 및 p-편광 빔 성분들을 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, Δω는 대략 20 MHz이지만 이는 단순히 예시적인 것이며 다른 주파수 분리들이 본 발명의 범주 내에서 사용될 수 있다. 이러한 빔을 발생하는 광 소스(220)는 예를 들어 Zeeman split He-Ne 레이저가 될 수 있다. 다른 방법으로 단일 모드 레이저 소스로부터의 빔은 2개의 개별 빔들로 분리될 수 있는데 개별 빔들 중 하나 또는 둘은 예를 들어 음향 광학 변조기(acousto-optic modulator)를 사용하여 소정의 주파수로 주파수 쉬프트된다. 이 후에 분리-주파수 빔들은 막(214)에 입사되기 이전에 재결합될 수 있다. 광 빔은 전술한 광 빔의 경로를 재지향하기 위해 임의의 적합한 광학 콤포넌트를 사용하여 입사 평면으로 막(214)으로 지향된다. 도면에서 도시된 바와 같이 한 쌍의 삼각 프리즘들(입사 프리즘(232) 및 반사 프리즘(234))은 입사 빔(203)을 막(214)으로 지향시키고 막(204)으로부터 반사 빔(205)을 수신하지만 선택적으로 빔의 편광을 보유하면서 광 경로를 지향시키는 임의의 적합한 광학 콤포넌트가 될 수 있다. 예컨대, 광 소스(220)는 미러 또는 기타 반사 광학 콤포넌트를 사용하여 (수직으로부터 입사 각도(α)로) 입사 평면으로 지향되거나 또는 소정의 입사각으로 빔을 개시하도록 위치되는 편광 보존 광섬유들과 결합할 수 있다.
2개의 광 주파수 경로들이 단일 경로를 따라 막과 상호작용함이 즉 측정 빔의 s-편광 성분과 p-편광 성분이 실질적으로 동일선상의 빔이며 대략적으로 동일 축에 있는 것임이 주목된다. 더욱이, s-편광과 p-편광 성분들로부터 막(214) 상에 조사된 영역들은 타겟 위치에서 대략적으로 동일한 공간에 있게 된다.
본 발명의 헤테로다인 반사계의 주요 기능은 측정 위상 쉬프트(Δφm)로부터 실제 위상 쉬프트(Δφ)를 결정하는 것이다. 측정 위상 쉬프트(Δφm)는 참조 신호(Iref)의 위상과 측정 신호(Ihet)의 위상, 즉 비-반사 경로로부터 획득된 신호의 맥놀이(측정 신호)와 반사 경로로부터 획득된 맥놀이 신호 간의 위상 차이이다. 사실상의 (또는 실제의) 위상 쉬프트(Δφ)는 막 층의 오차-없는 정확한 두께(df)를 결 정하는데에 필요하다. 따라서, 측정 위상 쉬프트(Δφm)를 발견함에 있어서 2개의 신호 검출기, 즉 참조 신호(Iref)를 검출/발생하기 위한 것 및 측정 신호(Ihet)를 검출/발생하기 위한 것을 이용할 필요가 있다.
신호 검출기(240)는 혼합 편광판(254)으로부터 분리 빔(참조 빔)(204)을 감지하는데 혼합 편광판(254)은 막(214)에서 반사되기 이전에 빔(204)의 s-편광 성분과 p-편광 성분을 혼합하며 빔의 위상(위상φ)을 표시하는 참조 신호(Iref; 242)를 발생한다. 검출기(240)는 예를 들어, PIN(양-고유-음) 검출기 또는 맥놀이 주파수에 응답하는 임의의 광 검출기가 될 수 있으며 ｜ω - (ω + Δω)｜의 맥놀이 주파수를 갖는 참조 신호(Iref)를 발생한다. 참조 신호(Iref; 242)는 Δφm 측정 위상 쉬프트 검출기(262)로 송신되며 막(214)에 의해 유도된 측정 위상 쉬프트(Δφm)를 결정하기 위한 참조 위상으로서 사용된다.
한편으로 신호 검출기(250)는 막(214)과 상호작용한 이후에 프리즘(234)으로부터 전파되고 빔(205)의 s-편광과 p-편광 성분을 혼합하는 혼합 편광판(255)으로부터 반사된 빔(256)을 감지한다. 신호 검출기(250)는 빔(256)의 위상(위상 φ + Δφ)을 표시하며 Δφ만큼 참조 신호(Iref)의 위상으로부터 위상 쉬프트된 측정 신호(Ihet; 252)를 발생한다. 일 예로서 검출기(250)는 반사된 광 빔(256)을 모니터링하고 또한 Δω의 헤테로다인 각 주파수와 함께 헤테로다인 측정 신호(Ihet)를 발생하는 PIN 검출기가 될 수 있다.
신호(252)는 Δφm 측정 위상 쉬프트 검출기(262)에서 수신되는데 Δφm 측정 위상 쉬프트 검출기(262)는 측정된 헤테로다인 측정 신호(Ihet)와 참조 신호(Iref)를 비교하고 측정 위상 쉬프트(Δφm)를 결정한다. 위상 쉬프트(Δφ)는 막(214)에 의해 유도되고 위상 쉬프트의 양은 막(214)의 두께, 모니터링되는 특정 막의 굴절률(nf) 및 더 큰 위상 쉬프트에서의 보정 인자를 포함하는 여러 인자들에 의존한다. 인자들 간의 상호관계는 하기에서 더욱 상세히 설명될 것이다. 어느 경우에서나 정확한 막 두께(df)는 측정 위상 쉬프트(Δφm)으로부터 획득되고 보정된 위상 쉬프트(Δφ)로부터 프로세서(260)에 의해 결정될 수 있다. 그러나, 측정 위상 쉬프트(Δφm)가 내부 에러를 갖기 때문에 적어도 더 큰 위상 쉬프트들에서 정확한 두께 측정은 측정 위상 쉬프트가 보정된 이후에만 가능하다.
데이터 프로세싱 시스템(260)은 특정 응용에 따라 다양한 형태를 갖는다. 종종, 인라인 웨이퍼 공정으로부터의 데이터는 반사계 검출기(240 및 250) 또는 Δφm 측정 위상 쉬프트 검출기(262)와 전기적으로 결합된 컴퓨터 혹은 PC 상에서 실시간으로 프로세싱된다. 그러나, 반사계 시스템은 실시간으로 모니터링된 데이터를 저장 및 프로세싱하는 내부 데이터 프로세서 및/또는 개별 펌웨어 콤포넌트들로 사전-구성될 수 있다. 또한, 반사계로부터 원래 측정된 데이터는 웨이퍼 프로세스 장비상에 상주하는 데이터 프로세싱 시스템에 의해 처리될 수 있다. 이 경우에 웨이퍼 프로세싱 펌웨어는 두께 계산을 포함하는 반사계를 위한 모든 데이터 프로세싱을 수행한다. 따라서 헤테로다인 반사계 시스템(200)은 개별 펌웨어 및 하드웨어 콤포넌트들을 포함할 수 있는 일반적인 데이터 프로세싱 시스템(260)을 구비한 것으로 도시된다. 이러한 콤포넌트들은 일반적으로 측정 위상 쉬프트 보정기(266)와 두께 계산기(268)를 포함한다. 선택적으로 시스템(260)은 에러 보정 데이터 메모리(264)를 포함할 수 있는데 그 동작은 하기에서 설명된다.
보다 구체적으로 Δφm 측정 위상 쉬프트 검출기(262)는 각 검출기들로부터 참조 신호(Iref; 242)와 헤테로다인 측정 신호(Ihet; 252)를 수신하고 둘 간의 위상 쉬프트(Δφm)를 측정한다. 위상 쉬프트 검출기(262)는 위상 검출을 위한 참조 신호(Iref)와 측정 신호(Ihet) 상의 대응하는 지점들을 검출하는 임의의 적절한 메커니즘을 이용할 수 있다.
도면에서 도시되지는 않았지만 위상 쉬프트 검출기(262)에는 또한 신호 검출을 용이하게 하도록 파장 및/또는 발진기 주파수 정보를 입력하기 위한 I/O 인터페이스가 구비될 수 있다.
측정 위상 쉬프트(Δφm)가 검출되면 에러 보정을 위해 Δφm 측정 위상 쉬프트 보정기(266)로 전달된다. 측정 위상 쉬프트 Δφm의 에러는 더 높은 위상 쉬프트들에 있는 것으로 이해되지만 에러는 적절한 보정 계수 세트로 Δφm에 다항식 함수를 적용함으로써 보정될 수 있다. 더욱이 Δφm 보정기(266)는 에러 보정 계산들을 수행하기 위한 일정한 파라메터 데이터를 요구한다. 이러한 데이터는 소스 파 장(λ), 상부 막 층 굴절률(nf) 및 입사각(α)을 포함한다. α는 소스 파장과 막 굴절률(nf)을 위한 정확히 브루스터 각도가 아닌 전형적으로 디폴트(α=60°)로 설정되는데 그 이유는 "Method for Monitoring Film Thickness Using Heterodyne Reflectometry and Grating Interferometry"의 미국특허출원 제 11/066,933호 및 또한 "Heterodyne Reflectometer for Film Thickness Monitoring and Method for Implementing" 라는 명칭으로 공동-계류중인 미국특허출원 제 11/066,933호에서 설명된다.
마지막으로 df 두께 계산기(268)는 Δφm 보정기(266)로부터 보정된 위상 쉬프트(Δφ)를 수신하고 관찰되는 막, 즉 막(214)에 대한 보정된 막 두께(df)를 계산한다. 다른 방법으로 df 두께 계산기(268)는 Δφm 위상 쉬프트 검출기(262)로부터 직접적으로 측정 위상 쉬프트(Δφ)를 수신하고 이후 메모리(264)로부터 페치한 막 두께 보정 데이터로 측정된 두께를 대수적으로 보정할 수 있다. 두께 에러 보정 데이터 또는 룩-업 테이블(LUT)은 막(264)의 굴절률에 기초하여 사전에 메모리(264)에 로딩된다.
또 다른 선택사항은 메모리(264)에 보정된 두께 값(df) 테이블을 저장하고 개별 측정 위상 쉬프트 값으로 인덱스되게 하는 것이다. 이 경우에 위상 쉬프트 검출기(262)로부터 Δφm을 수신함과 동시에, df 두께 계산기(268)는 메모리(264)로부터 보정된 두께 값을 검색하고 값을 출력한다.
이 방법은 막의 상부 표면으로부터 방사의 이방성 반사에 의존한다. 따라서, 헤테로다인 반사계 셋업은 브루스터 각도 근처에서 입사각(α)으로 최적으로 구성된다. 막의 위상 쉬프트에 대한 최대 감도는 관찰 중인 특정 막의 굴절률을 위한 브루스터 각도에서 획득된다. 브루스터 각도에서 막의 상부 표면으로부터 반사된 p-편광 광의 양은 제로이거나 최소가 된다. 따라서, 검출기(250)로부터의 신호(Ihet)는 막-두께 정보에서 풍부하다.
그러나, 실제상으로 모니터링 시스템의 광학 콤포넌트들은 특정 프로세싱 장치와 협력하도록 (예를 들어, 기설정된 60°입사각에서, α= 60°) 반-영구적으로 구성될 수 있다. 이러한 시스템에서 정확한 각도로의 입사각의 조정은 어렵거나 혹은 불가능할 수 있다. 이에 불구하고 하기의 설명에서 보여지는 바와 같이, 현재 설명되는 발명의 일 이점은 두께 측정이 특정 막의 굴절률을 위한 브루스터 각도 주위에서 넓은 범위의 각도에 걸쳐서 매우 정확하다는 것이다.
더욱이 막 표면으로부터의 이방성 반사 이외에, 반사 이방성은 또한 막 자체에 바닥부 막 표면 또는 기판에 존재할 수 있다. 막 재료 및 하부 경계면이 s-편광과 p-편광에 대해 등방성인 것으로 추정된다. 그러나 이러한 추정은 모든 막 타입에 대해 항상 정확하지 않을 수 있는데 T. Yasuda 등의 "Optical Anisotropy of Singular and Vicinal Si-SiO2 Interfaces and H-Terminated Si Surfaces", J. Vac. Sci. Technol. A 12(4), Jul/Aug 1994, p.1152 및 D.E. Aspens의 "Above-Bandgap Optical Anisotorpies in Cube Semiconductors: A Visible-Near Ultraviolet Probe of Surfaces" J. Vac. Sci. Technol. B 3(5), Sep/Oct 1985, p.1498를 참조한다. 따라서 상부 막 및/또는 기판이 큰 반사율 이방성을 나타내는 이러한 상황에서 최적 입사각은 수직 입사와 브루스터 입사 간에 있게 된다.
시스템(200) 구성을 위한 헤테로다인 반사계 셋업 입사각(α)은 관찰되는 막의 굴절률(nf)과 조사 소스의 파장(λ)과 관련되며 굴절률(nf)과 파장(λ)에 의해 변경될 수 있다. 상이한 막들이 상이한 굴절률을 갖기 때문에 각도(α)는 굴절률에 변화에 대응하여 조정될 수 있다. 이것이 원해지는 경우에 관찰되는 다양한 막의 굴절률에 기초하여 헤테로다인 반사계 시스템(200)의 입사각을 조정하는 수단이 제공되어야 한다. 이는 테이블 시스템(210) 및/또는 프리즘(232 및 234)을 이동시킬 수 있게 함으로써 수행된다. 예컨대, 미러들(232 및 234)은 2 단계의 이동으로 구성될 수 있는데, 하나는 빔(203 및 205)에 의해 형성되는 입사 평면과 수직이고 막(214)의 수직인 축 주위로의 회전 방향이고 표면 법선과 평행한 병진 이동 방향이다. 다른 방법으로 미러들(232 및 234)은 입사 평면과 수직인 방향 주위로 1 단계의 회전 이동을 가지며 테이블 어셈블리(210)는 이후에 수직 방향으로 1 단계의 병진 이동을 갖게 된다. 후자의 예시적인 실시형태는 이동을 표시하는 점선으로 도시된 미러들(232 및 234)과 테이블 어셈블리(210)(여기서, 테이블(215), 막(214) 및 기판(212)으로 도시됨)로 여기에서 도시된다. 점선 성분들은 입사빔(203)과 굴절률(nf) 값의 변화에 따라 다른 입사각(α)으로 재지향되는 반사빔(205)의 수신을 도시한다. 그러나 상기와 하기에서 강조된 바와 같이, 디폴트 입사각(α=60°)의 이용은 막과 광 소스를 위한 정확히 브루스터 각도에서 입사각을 설정하는 것에 대해 유익한 것이다.
도 3A 및 3B를 참조하면 막(214)에 기인한 위상 쉬프트(Δφ)의 원인을 도시한다. 명확화를 위해 HR 빔의 s-편광 성분(도 3A)은 HR 빔의 p-편광 성분과 분리된 것으로서 도시된다. 도 3A의 HR 빔의 s-편광 성분을 참조하면 입사빔(303)은 서로에 대해 수직인 s-편광 성분(303s)(ω의 광 각도 주파수를 갖는다)과 p-편광 성분(303p)(ω + Δω의 광 각도 주파수를 갖는다)으로 구성된다. 2개의 성분들(303s 및 303p)은 각도(α)로 막(214)에 수직으로 입사된다. 막(214)의 표면에서 빔 성분(303s)의 일부는 반사광(305-1s)으로서 반사되며 빔 성분(303s)의 다른 일부는 굴절 각도(ρ)에서 막(314)으로 굴절되며 이후에 기판(212)에서 반사되고 굴절광(305-2s)으로서 막(214)으로부터 굴절된다. 도 3B에서 도시된 바와 같은 HR 빔의 p-편광 성분을 참조하면 입사빔 성분(303p)은 반사광(305-1p)과 굴절광(305-2p)으로 분리된다.
정확한 막 두께를 계산하기 위한 기초는 헤테로다인 위상 쉬프트(Δφm)를 강화하도록 막 두께에 대해 더욱 민감하게 하기 위해 광과 막의 상호작용을 최적화하는 것이다. 그 목적은 참조 신호로부터의 가능한 많은 헤테로다인 신호의 위상 쉬프트를 증가하는 것, 즉 Δφm를 증가하는 것이다. 이는 입사각을 최적화함으로써 수행된다. 반사빔이 반사되며 굴절되는 s-성분 광선과 p-성분 광선으로 구성되기 때문에, 일 편광 성분이 다른 부분에서보다 막 표면으로부터 더 큰 부분의 반사광 을 갖는 것이 유익하다. 분리 주파수들을 갖는 s-편광 및 p-편광 광이 측정에 사용되기 때문에 이러한 결과를 달성하기 위해 입사각(α)을 조정하는 것이 가능하다. 기술분야에서 잘 알려진 바와 같이, 선형 편광 광은 입사각을 소스 파장을 위한 브루스터 각도로 설정함으로써 이러한 결과를 나타내게 된다. 브루스터 각도에서 입사빔(303p)의 실질적으로 전체 p-편광 성분이 305-2p로서 막으로 굴절되며 광선(305-1p)으로서는 가령 있더라도 매우 적게 반사된다. 대조적으로 브루스터 각도에서 동작하는 때에 입사빔(303s)의 s-편광 성분은 광선(305-1s)으로서 큰 반사를 보이며 나머지는 굴절광(305-2s)으로서 막을 침투한다. 하나의 편광 광 성분의 많은 양이 반사되지 않지만 막에서 거의 전체적으로 굴절되도록 각도(α)는 조정될 수 있다. 따라서, 광선들이 혼합된 이후에 결과적인 빔은 막 표면으로부터 반사된 s-편광 성분의 불균형한 기여로 인해 위상 쉬프트에 대해 민감하게 된다. 따라서, 위상 쉬프트는 굴절 성분들이 증가된 경로 거리 에 대해 진행하는데 필요한 시간으로부터 발생하는 것임이 이해된다.
Figure 112008030657980-pct00002
δ는 막 두께에 기인한 위상 쉬프트이며,
α는 입사각이며,
n은 막의 굴절률이며,
d는 막 두께이다.
두께에 더욱 민감하도록 구성된 헤테로다인 반사계에서, 위상 쉬프트(Δφm)로부터의 두께 결정을 위한 계산이 확립된다. 전통적인 헤테로다인 간섭계에서 위상 쉬프트가 측정되고, 빔 경로 차이(Δd)의 대응하는 변화가 하기의 식을 사용하여 계산할 수 있다.
Figure 112008030657980-pct00003
Δφ는 측정 신호(Iref)의 위상 쉬프트이며,
Δd는 대응하는 빔 경로 차이이고,
λ는 헤테로다인 조사 소스의 파장이며, 따라서,
Figure 112008030657980-pct00004
헤테로다인 반사율 측정에서,
Figure 112008030657980-pct00005
이고,
Figure 112008030657980-pct00006
이기 때문에, 막의 두께는 하기의 식에 의해 얻을 수 있다.
Figure 112008030657980-pct00007
식 (2) 내지 (4)의 증명은 전술한 미국특허출원 제 11/178,856호 및 제 11/066,933호에서 획득된다.
본질적으로, 헤테로다인 반사율 측정은 차분 측정 기법이다. 종래기술에 따르면 막에 대응하는 위상 쉬프트는 공지된 두께의 막을 갖는 참조 기판에 관해 측정된다. 이상적으로 동작자는 제품/모니터 웨이퍼를 측정하기 이전에 매 번 참조 측정을 하기 위해 참조 샘플에 접근한다. 이것이 없는 경우에 헤테로다인 반사율 측정 센서는 후속 참조 샘플 측정을 수행하기 이전에 (조직적인) 위상 편차를 갖지 않도록 충분히 견고한 것임이 요구된다. 매우 정확한 측정(~0.001 도)은 헤테로다인 주파수의 편차, 광학 콤포넌트에 의해 유도된 위상 쉬프트, 표면 오염물의 존재 및 온도 변화에 대한 검출기 응답에 영향받는다. 일부 장애물은 극복될 수 있다. 헤테로다인 반사율 측정의 공통 모드 특성으로 인해 오랜 기간의 주파수 편차는 측정에 영향을 주지 않게 된다. 광학 콤포넌트 유도 위상 쉬프트는 적절한 코팅과 입사각을 사용하여 소거될 수 있다. 제어 환경에서의 데이터 획득은 표면 오염물이 측정에 영향을 미치는 것을 방지한다. 헤테로다인 반사율 검출기에 의해 수행된 연구는 검출기 온도가 제어되지 않는 경우에 0.01 deg/℃ 만큼의 위상 편차가 헤테로다인 반사율 측정 시스템에서 발생하는 것으로 보여주었다.
따라서 본 발명의 일 양상에 따르면 자기-참조 헤테로다인 반사계와 그 실행 방법이 개시된다. 본 발명의 일 양상에 따르면 정확도를 위해 참조 웨이퍼 샘플의 유용성에 의존하지 않는 헤테로다인 반사계와 그 실행 방법이 개시된다. 본 발명의 이러한 양상들뿐만 아니라 다른 양상들은 하기의 도 4A 내지 4C의 설명을 통해 더 잘 이해될 것이다.
도 4A 내지 4C는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 참조 웨이퍼를 이용하지 않고서 박막 두께를 측정하기 위한 자기-참조 헤테로다인 반사계의 다이어그램이다. 도 4A는 δRef / film 위상 측정과 δRef / Sub 참조 위상 측정을 획득하기 위한 합성 동작 상태를 보여주는 자기-참조 헤테로다인 반사계를 도시한다. 도 4B는 δRef / film측정을 획득하기 위한 동작 상태를 도시하고 도 4C는 δRef / Sub 측정을 획득하기 위한 동작 상태를 보여준다.
도 2에서 설명된 헤테로다인 반사계(200)와 마찬가지로 본 발명의 자기-참조 헤테로다인 반사계는 일반적으로 입사각(α)으로 막(214)과 기판(212)에 입사하는 빔을 지향시키기 위한 광학을 포함한다. 광 소스(400)는 2개의 선형으로 편광된 성분들을 가지며 분리된 광학 각도 주파수에서 동작하고 타겟을 조사하도록 서로에 대해 수직인 2개의 동일선상의 빔(빔 402), 즉 주파수(ω)에서의 s-편광 빔 성분과 주파수(ω+Δω)에서의 p-편광 빔 성분을 발생한다. 이 빔은 하기에서 HR(헤테로다인 반사계) 빔으로서 지칭된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, Δω는 대략 20MHz이지만, 이는 단순히 예시적인 것이며 다른 주파수 분리가 본 발명의 범주 내에서 사용될 수 있다. 이러한 빔을 발생하기 위한 광 소스(400)는 예를 들어 Zeeman split He-Ne 레이저이다. 다른 방법으로 단일 모드 레이저 소스로부터의 빔은 2개의 개별 빔들로 분리될 수 있는데 개별 빔들 중 하나 또는 둘은 예를 들어 음향 광학 변조기를 사용하여 소정의 주파수로 주파수 쉬프트된다. 이후, 분리 주파수 빔들은 막(214)에 입사되기 이전에 재결합될 수 있다. 광 빔은 전술한 광 빔의 경로를 재지향시키는 임의의 적합한 광학 콤포넌트를 사용하여 입사 평면으로 그리고 막(214)으로 지향된다.
HR 빔(402)은 HR 빔(403)으로서 전파되며 BS(빔 분배기; 412)에 의해 반사 HR 빔(404)으로 분리되고 편광판(404)을 통과하는데 여기서, 참조 신호(Iref)는 검출기(416)에 의해 검출된다. 큐브의 사용은 일반적으로 콤포넌트의 편광 성능을 열화시키는 열 응력-유도 복굴절의 발생과 관련된 일정한 불이익을 발생하는 것으로 인식된다. 따라서, 본 발명에서 사용되는 빔 분배기들은 낮은 열 응력-유도 복굴절을 갖는데 예를 들어 낮은 선형 복굴절 SF57 글래스 등이다. 석영 유리 콤포넌트들이 많은 열 복굴절을 나타내며 BK7 기판을 갖는 것들이 덜 바람직한 것으로 보이는데 이들의 복굴절 특성이 SF57보다 2 정도 크기로 악화되기 때문이다. 열 응력-유도 복굴절이 미러 등과 같은 기타 광학 콤포넌트들의 선택에서 고려되어야 한다. 참조 신호(Iref)는 빔이 샘플과 상호작용하기 이전에 빔에 대한 위상 정보를 제공한다. BS(412)를 투사하는 빔(403)의 일부는 반사 광학 콤포넌트들(418 및 420)(미러 등)로 전파되며 막(214) 및 기판(212)(전형적으로, 웨이퍼) 상에 입사한다. 전술한 바와 같이 입사각(α)(미도시)은 전형적으로 광 소스(400)의 소스 파장(λ)과 막의 굴절률(nf)을 위한 브루스터 각도 근처에서(또는 정확하게 브루스터 각도가 아닌 디폴트, 예를 들어 α=60°에서) 설정되는데 그 이유는 미국특허출원 제 11/066,933호와 11/066,933호에서 설명된다.
HR 빔(403)은 막(214) 및 기판(212)과 상호작용하며 편광판(422)(@45°)을 통과하는 반사 빔 성분들(405-1 및 405-2)을 발생하는데 여기서, 헤테로다인 측정 신호(Iref)가 HR 빔에 대한 검출기(426)에 의해 검출된다. 전술한 바와 같이 이 방법이 막(214)의 상부 표면으로부터의 방사의 이방성 반사에 의존하기 때문에 빔 성분(405-1)은 막(214) 표면으로부터 거의 배타적으로 s-편광 반사되고 빔 성분(405-2)은 막(214) 표면 아래의 상호작용으로부터 발생한다. 따라서, 빔 성분(405-2)은 일부 s-편광 성분에 부가하여 입사 빔으로부터의 실질적으로 전체 p-편광 성분을 포함한다. 막 두께 정보는 도 2에 관하여 전술한 바와 같이 헤테로다인 측정 신호(Ihet)와 참조 신호(Iref)로부터 획득될 수 있다.
편광판(410)과 λ/2 플레이트(411) 조합(하기에서 편광판/λ/2 조합(410/411) 또는 콤포넌트(410/411))이 빔 경로(402)에 도입되는 때에 ω와 ω + Δω 주파수로 구성되는 합성 빔인 p-편광 헤테로다인 빔(433)을 발생시킨다. 하기에서, 이 빔은 SR(자기-참조) 빔으로서 지칭된다.
SR 빔(433)은 BS(빔 분배기; 412)에 의해 분리되어 반사 SR 빔(434)으로 분리되어 편광판(414)(@45°)을 통과하는데 여기서 참조 신호(Iref)가 SR 빔에 대한 검출기(416)에 의해 검출된다. BS(412)를 통해 투사된 빔(433)의 일부는 입사 HR 빔(403)과 동일한 경로를 따라 반사 광학 콤포넌트(418 및 420)로 전파되어 막(214)과 기판(212) 상에 입사한다. 입사는 막(214) 및 기판(212)과 상호작용하며 편광판(422)(@45°)을 통과하는 반사 빔을 발생시키며 여기서 헤테로다인 측정 신호(Iref)는 SR 빔에 대한 검출기(426)에 의해 검출된다.
SR 빔이 유전체 막 상에 입사하는 때에 유전체 막 표면으로부터의 반사는 없거나 거의 없다(~10-3). 막-기판 경계면으로부터 돌아오는 반사는 막에 관한 임의의 위상 정보를 수반하지 않는다. 따라서 SR 빔들에 의해 발생된 맥놀이 신호들은 참조 샘플을 사용하여 획득한 것과 등가인 참조 위상 값을 획득하는데에 사용될 수 있다. 따라서, 입사 SR 빔(433)이 p-편광되기 때문에, 실질적으로 막(214) 표면으로부터 반사되지 않으며 대신에 상호작용하여 막(214)과 기판(212) 간의 경계면으로부터 반사된다. 반사된 p-편광 SR 빔의 ω와 ω + Δω 주파수 성분은 SR 빔(빔 435)으로서 반사된다. 결과적으로, SR 빔(435)으로부터 검출기(426)에 의해 검출된 측정 신호(Ihet)는 막 두께 변화에 영향받지 않는 참조 위상 값을 제공한다.
도 4A는 SR 빔과 HR 빔을 발생하기 위한 합성 동작 상태를 도시하지만 실제 상으로 SR 빔과 HR 빔은 순차적으로 전파되며 δRef / Sub 와 δRef / film가 또한 순차적으로 발생된다. 도 4B는 측정 위상(δRef / film)을 검출하기 위한 HR 빔 발생 모드에서 자기-참조 헤테로다인 반사계의 동작 상태를 보여준다. 본 발명의 이러한 예시적인 실시형태에 따르면 편광판/λ/2 조합(410/411)은 고정식이기보다는 구멍(413)을 더 포함하는 슬라이딩 광학 콤포넌트이다. 슬라이딩 편광판/λ/2/구멍 조합(410/411/412)은 HR 빔과 SR 빔 간에서 신속하게 교대하는 메커니즘을 제공한다. HR 빔 모드에서 슬라이딩 편광판/λ/2/구멍 조합(410/411/412)은 구멍(413)이 빔(402) 경로에서 정렬되며 이에 따라 광 소스(400)에 의해 발생된 HR 빔이 통과하도록 위치된다. 대조적으로 SR 빔 모드에서 슬라이딩 편광판/λ/2 구멍 조합(410/411/413)은 편광판/λ/2 조합이 빔(402) 경로에 정렬되며 이에 따라 HR 빔(402)을 SR 빔(433)으로 전환되도록 위치된다. 필요한 이동력은 슬라이더 제어기(461)에 의해 제어되는 슬라이더 작동기(470)에 의해 제공된다.
계속하여 HR 빔 발생 모드에서 슬라이더 제어기(461)는 슬라이더 작동기(470)로 하여금 빔(402) 경로에 직접적으로 정렬된 구멍(413)을 갖는 HR 빔 위치로 이동하도록 지시한다. 입사 HR 빔(403)은 전술한 바와 같이 검출기(416 및 426)로 전파하며 참조 신호(Iref)와 측정 헤테로다인 신호(Ihet)를 발생시킨다. 신호들(Iref 및 Ihet)은 슬라이더 제어기(461)로 라우팅되며, 슬라이더 제어기(461)는 또한 전파 모드에 따라 신호들의 경로를 δRef/Sub 검출기(462) 또는 δRef/film 검출기(463)로 스위칭하는데 HR 모드에서, 신호들(Iref 및 Ihet)은 검출기(463)로 라우팅되고 SR 모드에서 신호들(Iref 및 Ihet)은 δRef/Sub (462)로 라우팅된다. δRef/film은 HR 모드에서 동작하는 신호들(Iref 및 Ihet) 간의 위상 차이이다. δRef/film 검출기(463)는 하기의 식(5)를 이용하여 신호들(Iref 및 Ihet)로부터 δRef/film를 검출한다.
Figure 112008030657980-pct00008
여기서,
Figure 112008030657980-pct00009
은 막으로 인한 위상 쉬프트이며,
Figure 112008030657980-pct00010
는 BS(412)로부터의 참조 검출기와 관련된 위상 쉬프트이며,
Figure 112008030657980-pct00011
는 검출기 잡음과 관련된 위상 쉬프트이며,
Figure 112008030657980-pct00012
는 BS(412)로부터의 헤테로다인 측정 검출기와 관련된 위상 쉬프트이며,
Figure 112008030657980-pct00013
는 검출기 잡음과 관련된 위상 쉬프티이며,
Figure 112008030657980-pct00014
는 기판과 관련된 위상 쉬프트이고,
Figure 112008030657980-pct00015
는 막과 관련된 위상 쉬프트이다.
도 4C는 SR 빔 발생 모드에서 자기-참조 헤테로다인 반사계의 동작 상태를 도시한다. 여기에서 슬라이더 제어기(461)는 슬라이더 작동기(470)로 하여금 빔(402) 경로에 직접적으로 있는 편광판/λ/2 조합(410/411)에서의 SR 빔 위치로 이동시키도록 지시하며 이에 따라 HR 빔(402)을 ω와 ω + Δω의 분리된 광 주파수를 갖는 p-편광 SR 빔(SR 빔; 433)으로 전환한다. 입사 SR 빔(433)은 전술한 바와 같이 검출기들(416 및 426)로 전파하며 참조 신호(Iref)와 측정 헤테로다인 신 호(Ihet)를 발생시킨다. 신호들(Iref 및 Ihet)은 신호들의 경로를 δRef / Sub 검출기로 스위칭하는 슬라이더 제어기(461)로 라우팅된다. 참조 위상(δRef / Sub)은 SR 모드에서 동작하는 신호들(Iref 및 Ihet) 간의 위상 차이이다. δRef / Sub 검출기(462)는 식(6)을 이용하여 신호들(Iref 및 Ihet)로부터 δRef / Sub를 검출한다.
Figure 112008030657980-pct00016
여기서,
Figure 112008030657980-pct00017
은 기판으로 인한 참조 위상 쉬프트이며,
Figure 112008030657980-pct00018
는 BS(412)로부터의 참조 검출기와 관련된 위상 쉬프트이며,
Figure 112008030657980-pct00019
는 검출기 잡음과 관련된 위상 쉬프트이며,
Figure 112008030657980-pct00020
는 BS(412)로부터의 헤테로다인 측정 검출기와 관련된 위상 쉬프트이며,
Figure 112008030657980-pct00021
는 검출기 잡음과 관련된 위상 쉬프티이며,
Figure 112008030657980-pct00022
는 기판과 관련된 위상 쉬프트이다.
식(5)와는 달리, δRef / Sub를 얻기 위한 식(6)은 막 위상 쉬프트에 의존하는 임의의 항을 포함하지 않으며, 따라서, δRef / Sub 값은 막 위상의 변화(즉, 막 두께의 변화)에 영향받지 않는다.
신속하게 연속으로 HR 모드와 SR 모드 간에서 교대함으로써, 검출기에서 온 도-유도 잡음은 2개의 측정에 관해 동일하고, 참조 위상(δRef / Sub)과 측정(δRef / film)이 효과적으로 등가, 즉
Figure 112008030657980-pct00023
Figure 112008030657980-pct00024
인 것으로 추정된다. 이후, 막의 위상 쉬프트는 하기의 식(7)을 이용하여 계산된다. 이를 수행함에 있어서, 양 검출기상의 온도-유도 검출기 잡음은 효과적으로 소거되며, 온도-무관 Δφfilm를 산출한다.
Figure 112008030657980-pct00025
여기서, Δφfilm 은 막 층으로 인한 위상 쉬프트이다.
식(7)을 이용하면 막 층으로 인한 위상 쉬프트(Δφfilm)는 각 δRef / Sub 과 δRef/film 측정에 후속하여 Δφfilm 계산기(466)에 의해 계산된다. 연속적인 측정들 간의 잡음 레벨이 동일한 것(또는 충분히 작은 것)으로 추정하면 막(214)의 두께(df)는 특정 막의 굴절률(nf), 광 소스(400)의 파장(λ) 및 입사각(α)과 함께 상기 식(4)을 이용하여 df 계산기(468)에 의해 직접적으로 결정될 수 있다.
검출기 잡음 레벨은 변화에 대한 연속적인 δRef / Sub 측정들을 비교함으로써 모니터링된다. δRef / Sub 는 막 두께의 변화에 영향을 받지 않는 자기-참조 빔으로부터 계산되며 따라서 δRef / Sub 는 또한 막 두께의 변화에 영향을 받지 않음을 회상한다. 상기 식(6)으로부터, δRef / Sub 값은 검출기 잡음 레벨이 변하지 않은 경우에 연속적인 δRef / Sub 측정 간에서 변하지 않는다. 따라서 검출기 잡음의 심각성은 연속적인 δRef/ Sub 측정들 간의 변화와 잡음 임계값을 비교함으로써 결정될 수 있다.
따라서 본 발명의 다른 양상에 따르면 검출기 잡음은 모니터링되고 잡음 레벨이 수락 불가능한 때에 Δφfilm는 여러 측정 사이클에 걸쳐서 평균화된다. 도 4A 내지 4C를 참조하면 임계값 잡음 검출기(465)는 δRef / Sub 검출기(462)로부터 연속적인 δRef / Sub 측정들을 모니터링하고 잡음 레벨의 변화들과 임계값을 비교한다. 레벨이 임계값 레벨 이하이면 임계값 잡음 검출기(465)는 어떤 조치를 취하지 않지만 잡음 레벨이 수락가능한 잡음 임계값보다 높은 것으로 발견되면 δRef / Sub 검출기(462)는 Δφfilm 평균화기(467)로 하여금 Δφfilm 계산기(466)로부터 Δφfilm 데이터의 여러 개 이상의 사이클을 평균화하도록 지시하고 df 계산기(468)에게 평균화된 Δφfilm( AVG )를 출력한다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 자기-참조 헤테로다인 반사율 측정을 이용하여 온도-무관 막 두께를 얻는 방법을 도시한 흐름도이다. 과정은 입사각(α)으로 타겟 샘플에게 주파수(ω)의 s-편광과 주파수(ω + Δω)의 p-편광을 갖는 HR 빔을 전파함으로써 시작된다(단계 502). 반사된 HR 빔은 참조 검출기와 헤테로다인 측정 검출기에서 검출되며(단계 504), δRef/film는 각 검출기들로부터의 Iref 및 Ihet 신호들로부터 결정된다(단계 506). 자기-참조 모드 과정은 유사하다. 주파수(ω)의 s-편광과 주파수(ω + Δω)의 p-편광을 갖는 HR 빔이 입사각(α)으로 타겟 샘플에게 전파된다(단계 508). 반사된 SR 빔은 참조 검출기와 헤테로다인 측정 검출기에서 검출되며(단계 510), δRef/Sub는 각 검출기들로부터의 Iref 및 Ihet 신호들로부터 결정된다(단계 512). 이후, 막에 기인한 온도-무관 위상 쉬프트(Δφfilm)는 δRef/Sub와 δRef/film의 차이로부터 계산된다(단계 514). 마지막으로, 막 두께(df)가 예를 들어, 식(4)을 이용하여 Δφ, nf, α 및 λ로부터 계산된다(단계 516). 특정 막에 대한 굴절률(nf)은 사전에 알려져야 한다. 다른 방법으로 자기-참조 헤테로다인 반사계의 측정 검출기는 미국특허출원 제 11/066,933호 및 11/178,856호에서 개시된 바와 같은 막에 대한 굴절률(nf)을 동적으로 측정하는 격자 간섭계에 의해 확대될 수 있다.
도 6A 및 6B는 막과 기판과의 HR 빔 및/또는 SR 빔 간의 상호작용을 도시한 다이어그램이다. 도 6A는 HR 빔 상호작용을 도시하며 도 6B는 SR 빔 상호작용을 도시한다. 도 6A는 전술한 도 3A와 3B를 합성한 것이며 분리된 광 주파수(ω와 ω + Δω)를 갖는 서로에 대해 수직인 2개의 선형으로 편광된 s-편광 및 p-편광 빔 성분들로 구성되는 입사 HR 빔(403)을 도시한다. s-편광 성분은 막(214) 표면과 상호작용하며 광선(405-1)으로서 부분적으로 반사된다. 광선(405-1)은 거의 완전하게 s-편광이다. 입사각(α)은 광선(405-1)의 반사된 s-편광 성분을 최적화하기 위한 막(214)의 브루스터에 있다. 한편으로 p-편광 성분은 막(214) 표면과 상호작용하지 않으며, 광선(405-2)으로서, 각도(ρ)로 막(214)과 기판(212) 간의 경계면으로부터 굴절한다. 그러나, 일부 s-편광 성분이 또한 굴절되기 때문에 광선(405-2)은 s-편광 및 p-편광 성분 모두를 포함한다. 명확하게 막(214) 두께가 변하기 때문에 HR 빔(빔(403) 및 광선(405-1))에 의해 횡단 되는 거리는 변하게 되며 결과적으로 위상은 또한 검출기에서의 대응하는 변화를 겪게 된다.
도 6B는 ω와 ω + Δω의 분리된 광 주파수를 갖는 2개의 선형으로 편광된 p-편광 및 p-편광 빔 성분들로 구성되는 입사 SR 빔(433)을 도시한다. 막(214)의 브루스터에 접근하는 입사각(α)에서 p-편광 SR 빔의 최소 반사만이 막(214)의 표면에서 발생한다. 대신에 입사 SR 빔(423)은 막(214)으로 굴절하며 광선(435)으로서, 각도(ρ)로 막(214)과 기판(212) 간의 경계면에서 반사한다. HR 빔과는 달리 SR 빔은 막(214)의 두께 변화에 영향을 받지 않는데 빔이 막 표면과 상호작용하지 않기 때문이다. SR 빔들에 의해 발생된 맥놀이 신호들은 참조 샘플을 사용하여 획득된 것과 등가인 참조 위상 값을 획득하는데에 사용될 수 있다. 이는 참조 웨이퍼에 대한 주기적으로 접근할 필요를 감소시킨다. 막 두께 변화에 영향받지 않지만 측정 막 위상과 대응하는 양으로 온도 편차가 있는 참조 위상의 유용성은 측정 막 위상에 대한 실시간 위상 편차 보정을 허용한다.
온도-관련 위상 편차를 보상하고 교정 웨이퍼들의 필요성을 제거하는 것 이외에 참조 위상의 유용성은 또한 검출기 잡음을 평가하는 메커니즘을 제공한다. 전 술한 바와 같이, 검출기로부터의 온도-유도 위상 편차(또는 잡음)는 연속적인 측정에 관해 동일한 것으로 추정되며 이에 따라 소거될 수 있다. 그러나, 검출기의 스퓨리어스 잡음 레벨이 검출기의 유효하지않는 레벨에 도달할 수 있다. 이 경우에 단순한 잡음의 소거는 열등한 결과를 제공할 수 있다. 본 발명의 다른 예시적인 실시형태에 따르면, 검출기 잡음 레벨은 실시간으로 모니터링되며 이에 따라 보다 견고한 잡음 감소 조치를 수행하는 기초를 제공한다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 잡음 소거에 저항적인 검출기 잡음을 확인하는 방법을 도시한 흐름도이다. 과정은 연속적인 SR 빔 측정들로부터 δRef/ Sub의 연속적인 값들, 즉 δRef / Sub1 및 δRef / Sub2을 획득함으로써 시작된다(단계 702). 참조 위상(δRef / Sub)은 막 두께 변화에 영향받지 않지만 검출기 잡음과 온도 편차에 영향받는 것임이 회상된다. 위상 편차, 및 위상에 영향을 주는 기타 잡음은 신속하게 연속하여 수행되는 연속적인 측정들 간에 무시할 만한 것으로 여겨진다. 그러나, 일부 잡음이 존재할 수 있다. δRef / Sub1 - δRef / Sub2인 경우에, 검출기 잡음 및/또는 편차는 무시할 만하다. 그러나, 연속적인 측정들 간의 위상 차이가 0보다 큰 경우에, 즉 δRef / Sub1 - δRef / Sub2 > 0인 경우에 일부 잡음은 존재하며 양에 의존하여 억압되어야 한다. 잡음 임계값 레벨은 특정 응용에 대해서 채택될 수 있는데 결과들은 이 레벨 이하에서 수락가능하며 추가적인 억압은 필요하지 않다. 따라서, 임계값 잡음 검출기(465)는 연속적인 참조 위상 측정들 간의 위상 차이와 잡음 임 계값을 비교, 즉 ｜δRef / Sub1 - δRef / Sub2｜> THRESHOLD 인지를 비교한다(단계 704). 잡음 증가가 임계값 레벨 이하이면, df 계산은 측정 위상(δRef / film)과 참조 δRef / Sub로부터 막-유도 위상 쉬프트(Δφfilm)를 획득하고(단계 706), 이후에 Δφfilm, nf, α 및 λ로부터 막 두께(nf)를 획득한다(단계 710). 단계(704)에서, ｜δRef / Sub1 - δRef/Sub2｜이 잡음 임계값보다 큰 경우에, 추가적인 잡음 억압 과정이 수행되어야 한다. 일 예시적인 과정은 여러 연속적인 측정 사이클에 걸쳐 결과를 평균화함으로써 잡음 프로파일을 평활화하는 것이다(단계 708). Δφfilm, δRef / Sub 및 δRef / film 또는 df 중 임의의 하나가 평균화될 수 있지만, Δφfilm 또는 δRef / Sub 및 δRef / film의 평균화는 과정의 이전 스테이지들에서 수행될 수 있다. 이 경우에, Δφfilm, nf, α 및 λ로부터 막 두께(nf)는 이에 불구하고 평균화된 두께이다(단계 710).
도 4A 내지 도 4C에 도시된 바와 같은 본 발명은 HR 빔의 경로에서 슬라이딩 편광판/λ/2 - 구멍 콤포넌트에 의해 δRef / film 위상 측정과 δRef / Sub 참조 위상을 검출하기 위해 HR 모드와 SR 모드 간에서 신속하게 교대한다. 도 8A 및 8B는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 광학 콤포넌트의 이동 없이 구성된 자기-참조 헤테로다인 반사계의 다이어그램이다. 도 8A는 δRef / film 위상 측정을 검출하기 위한 HR 모드에서의 자기-참조 헤테로다인 반사계를 도시하고 도 8B는 δRef / Sub 참조 위상을 검출 하기 위해 SR 모드에서의 반사계를 도시한다. 많은 구조는 도 4A 내지 4C에 관하여 설명된 것과 유사하며 따라서, 차이점만이 더욱 구체적으로 설명될 것이다.
이러한 예시적인 실시형태에 따르면 HR 빔(802)은 HR 경로와 SR 경로로 선택적으로 전파된다. 슬라이딩 셔터(809)는 일 경로를 선택적으로 개방하는 동안에 동시에 다른 경로를 폐쇄한다. 슬라이더 제어기(461)는 슬라이딩 셔터(809)를 재위치시키기 위한 동작 제어 신호들을 제공한다. HR 모드에서 HR 경로는 SR 경로를 차단하는 슬라이딩 셔터(809)에 의해 개방된다. HR 빔(803)은 빔(804)으로서 BS(812)에서 반사되어 검출기(816)로 진행하며 참조 신호(Iref)를 발생시킨다. 입사 HR 빔(803), BS(812)를 통해 투사된 HR 빔(802)의 일부는 막(214)과 상호작용하며 광선(805-1 및 805-2)으로서 검출기(826) 상으로 진행한다. 슬라이더 제어기(461)는 전술한 바와 같이 신호들(Iref 및 Ihet)을 수신하며, 신호들(Iref 및 Ihet)은 δRef/ film 측정 위상 검출을 위해 δRef / film 검출기(463)로 전달된다.
SR 모드에서, 슬라이딩 셔터(809)는 HR 경로를 차단하고 SR 경로를 개방한다. 광 소스(800)로부터의 HR 빔(802)은 BS(801)에서 편향되고 광학 콤포넌트(828)에서 반사되어 SR 빔(833)이 형성되는 고정식 편광판/λ/2 조합(810/811)으로 진행한다. HR 빔은 분리된 주파수, 선형으로 편광되며 여기서, 주파수(ω)의 일 편광 성분은 주파수(ω + Δω)의 다른 편광 성분에 관해 수직인 것임을 회상한다. SR 빔은 분리된 주파수, p-편광 빔이다. 입사 SR 빔(833)은 BS(807)의 입사 HR 빔(803)의 경로에 수렴한다. SR 빔(833)은 BS(812)에서 빔(834)로서 검출기(816)으 로 반사되며 기준 신호(Iref)를 발생시킨다. BS(812)를 통해 투사된 SR 빔(833)의 일부는 막(214)과 상호작용하며 광선(835)으로서 검출기(826) 상으로 진행한다. 슬라이더 제어기(461)는 전술한 바와 같이 신호들(Iref 및 Ihet)을 수신하며 신호들(Iref 및 Ihet)은 δRef / Sub 측정 위상 검출을 위해 δRef / Sub 검출기(462)로 전달된다.
이러한 예시적인 실시형태에서 상당한 양의 광이 손실되며 이에 따라 광 손실을 수용하는 광 소스(800)가 선택되어야 한다. 사이드바로서 빔 분리기(801 및 807)와 반사 콤포넌트들(828 및 829)의 조합은 Mach Zehnder 간섭계의 외관을 제시하지 않지만 자기-참조 빔(833)과 HR 빔(803)이 동시에 사용되지 않기 때문에 이들 간에 광 간섭이 없으며 이에 따라 유한의 프린지(fringe) 문제가 없게 된다. 또한, BS(812)에 도달하기 이전에 빔들에 의해 횡단되는 서로 다른 경로들은 위상 측정에 영향이 없는데 각 빔에 대해서 IRef 및 Ihet 신호들 간의 위상 차이화가 BS(812) 이후에 수행되기 때문이다.
δRef / Sub 참조 위상은 참조 웨이퍼의 사용 없이 정확한 온도-무관 막 위상 쉬프트들(Δφfilm)이 도출되게 하는 참조를 제공한다. 웨이퍼 전체에 걸쳐서
Figure 112008030657980-pct00026
이며 이에 따라 막 상의 HR 및 SR 빔 위치는 동일공간에 있을 필요가 없음이 추정된다. 따라서 도 8A 및 8B에서 도시된 자기-참조 헤테로다인 반사계는 SR 빔과 HR 빔 경로들을 분리시킴으로써 훨씬 손실이 적게 될 수 있다.
도 9A 및 9B는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 개별적인 SR 빔과 HR 빔 경로들을 갖는 자기-참조 헤테로다인 반사계의 다이어그램이다. 도 9A와 9B에 도시된 자기-참조 헤테로다인 반사계는 입사 및 반사 SR 빔들의 경로를 제외하고 도 8A와 8B에 도시된 것과 동일하다. 개별적인 빔 경로들을 발산하고 조준하기 위해 한 쌍의 빔 분배기들을 이용하기보다는 SR 빔(933)은 BS(901)과 동일 라인에 있지 않은 반사 광학(917)을 통해 HR 빔(903) 경로에 대해 본질적으로 평행한 경로로 전파된다. HR 빔(902)은 BS(901)에서 SR 경로로 편향되어 고정식 편광판/λ/2 조합(910/911)으로 진행하는데, 여기서, SR 빔(933)이 형성되고, 반사 광학(917) 상으로 진행한다.
도 10A 및 10B는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 SR 및 HR 빔 경로들을 서로 반대방향으로 회전시킨 자기-참조 헤테로다인 반사계의 다이어그램이다. 2개의 동기 셔터들이 일 검출기에서 하나가 있는 모드들을 스위칭하는데에 필요하다. 이해되는 바와 같이, HR 및 SR 빔들이 서로에 대해 반대 방향으로 전파되기 때문에, 검출기(1016)는 HR 빔(1004)에 대한 신호(Iref)와 SR 빔(1035)에 대한 Ihet를 검출한다. 대조적으로, 검출기(1026)는 SR 빔(1034)에 대한 신호(Iref)와 HR 빔(1005)에 대한 Ihet를 검출한다. HR 모드에서, HR 빔(1002 빔)은 BS(1018)에서 입사 HR 빔(1003)으로서 반사되고, BS(1041)에서 반사되어 개방 셔터(1051)를 통과하여 검출기(1016)로 진행한다. BS(1041)에서, 빔(1003)의 투사 부분은 광 반사기(1020)에서 (도 10A 및 10B에 관하여) 반시계 방향으로 막(214)으로 전파되며, 반사된 HR 빔(1005)은 광 반사기(1021)에서 계속되며 BS(1023)을 통과하고 개방 셔터(1052)를 통과하여 검출기(1026)로 진행한다. SR 모드에서, HR 빔(1002 빔)은 BS(1018)를 통해 투사되어 편광판/λ/2 (1010/1011)로 진행하며 p-편광의 분리된 주파수 SR 빔(1033)으로 전환된다. BS(1023)에서, SR 빔(1033)의 투사 부분은 코너 큐브(1050)에서 BS(1023)으로 방향전환하고 개방 셔터(1052)를 통과하여 검출기(1026)로 진행한다. BS(1023)에서 SR 빔(1033)의 반사 부분은 광 반사기(1023)에서 HR 빔(1003)의 반대 방향으로 전파되고 반사된 HR 빔(1035)은 광 반사기(1020)에서 계속되며 BS(1042)를 통해 반사되고 개방 셔터(1051)를 통과하여 검출기(1016)로 진행한다.
도 11A 및 11B는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 HR 동작 모드와 SR 동작 모드 간에서 전기적으로 스위칭하기 위한 액정 가변 지연기(liquid crystal variable retarder)를 이용한 자기-참조 헤테로다인 반사계의 다이어그램이다. 도 11A 및 11B에서 도시된 자기-참조 헤테로다인 반사계의 구성은 HR 빔 경로에서 편광 BS(1119)와 SR 빔 경로에서 LCVR(1111)을 제외하고(그러나, 매우 다르게 동작함) 도 8A 및 8B에서 도시된 것과 유사하다. LCVR(1111)은 인가된 전압에 의존하여, 광 빔의 편광이 일정한 각도로 회전되게 하는 디바이스이다. 편광이 회전하지 않도록 지연기가 설정되는 때에 디바이스는 전술한 바와 같은 헤테로다인 간섭계로서 동작한다. 지연기가 90°만큼의 편광으로 회전하도록 설정되는 때에, 2개의 주파수에서의 빔들은 p-편광되며 SR 함수가 획득된다. 본 실시형태에서 분실된 광의 량은 감소된다. 한편으로 PBS(1119)와 BS(1107) 간의 경로는 Mach Zehnder 간섭계 로서 동작한다.
HR 모드에서 HR 빔(1102)은 편광 빔 분배기(PBS 1119)에서 p-편광 및 s-편광 성분들로 분리되고 (주파수 ω + Δω에서) p-편광 성분과 (주파수 ω에서) s-편광 성분은 빔(1133)으로서 전파된다. 빔(1103)은 BS(1112)에서 반사되어 빔(1104)으로서 검출기(1116)로 진행한다. 입사 HR 빔(1103), BS(1112)를 통해 투사된 HR 빔(1102)의 일부는 막(214)과 상호작용하고 광선(1105)으로서 검출기(1126) 상으로 진행한다. HR 빔(1102)의 s-편광 성분은 LCVR(1111)를 통과하며 빔(1133)으로서 HR 모드에서 스위치 OFF된다. 빔(1133)은 BS(1107)에서 반사하며 또한 BS(1112)에서 반사되어 빔(1134)으로서 검출기(1116)로 진행한다. HR 빔들(1134 및 1104)은 참조 신호(Iref)를 발생시킨다. BS(1112)를 통해 투시된 빔(1133)의 일부는 막(214)과 상호작용하며 광선(1135-1 및 1135-2)으로서 검출기(1126) 상으로 진행한다. 빔들(1103 및 1133)은 함께 획득되는 때에 HR이다. 반사된 HR 빔 성분들(1105, 1135-1 및 1135-2)은 헤테로다인 측정 신호(Ihet)를 발생시킨다.
SR 모드에서 HR 빔(1102)은 편광 빔 분배기(PBS; 1119)에서 p-편광 및 s-편광 성분들로 분리되며 (주파수 ω + Δω에서) p-편광 성분은 전술한 바와 같이 빔(1103)으로서 전파된다. HR 빔(1102)의 s-편광 성분은 LCVR(1111)에 의해 p-편광 빔(1133)으로 변환되어 SR 모드가 ON된다. 빔(1133)은 BS(1107)에서 반사되고 다시 BS(1112)에서 반사되어 빔(1134)으로서 검출기(1116)로 진행한다. 빔들(1134 및 1104)은 SR 모드에 대한 참조 신호(Iref)를 발생시킨다. BS(1112)를 통해 투사된 빔(1133)의 일부는 막(214)과 상호작용하며 광선(1135)으로서 검출기(1126) 상으로 진행한다. 반사된 SR 빔 성분들(1105 및 1135)은 헤테로다인 측정 신호(Ihet)를 발생시킨다.
도 12A 및 12B는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 검출기 위상 편차의 유일한 문제에 대처하기 위해 SR 빔이 샘플을 우회하는 자기-참조 헤테로다인 반사계의 다이어그램이다. 시스템으로부터 위상 편차 효과들을 제거하기 위해 분리된 주파수 광은 검출기(1226)에 의해 교대 방식으로 측정된다. HR 모드에서 HR 빔(1202)은 빔 분배기(1218)에 의해 HR 빔(1203)으로서 반사된다. 빔(1203)은 BS(1212)에서 빔(1204)으로서 반사되어 검출기(1216)로 진행하며 HR 모드에 대한 참조 신호(Iref)를 발생시킨다. 입사 HR 빔(1203)은 막(214)과 상호작용하며 개방 셔터(1217)를 통과하고 광선(1205)(실제상으로 1205-1 및 1205-2)으로서 검출기(1226) 상으로 진행한다. BS(1218)를 통과하여 투사된 빔(1202)의 일부는 셔터(1209)에 의해 차단된다. 웨이퍼 측정 모드(SR 모드)에서 셔터들(1209 및 1217)은 자신들의 위치를 역전시키는데 셔터(1217)는 반사된 HR 빔 성분들(1205)을 차단하고 셔터(1209)는 개방 위치에 있다. BS(1218)를 통해 투사된 빔(1205)은 검출기(1226)에서 측정되고 반사된 빔(1204)은 검출기(1216)에서 측정된다. 이러한 측정은 웨이퍼의 각 측정 이전에 또는 이후에 각 검출기 간의 위상 오프셋을 결정하는 성능을 제공한다.
본 발명은 δRef/film 위상 측정과 δRef/Sub 참조 위상을 측정하기 위해 HR 모드와 SR 모드 간에서 신속하게 교대하는 자기-참조 헤테로다인 반사계에 관한 것이다. 도 4A 내지 4C에서 도시된 예시적인 실시형태는 SR 빔을 생성하도록 HR 빔의 경로에서 슬라이딩 편광판/λ/2 - 구멍 콤포넌트를 이용한다. 본 발명의 다른 실시형태에 따르면 자기-참조 헤테로다인 반사계가 개시되는데 SR 빔으로부터 개별 경로로 HR 빔을 전파함으로써 HR 모드와 SR 모드 간에서 교대하며 이에 따라 HR 빔과 SR 빔이 개별적으로 제어되게 한다. 도 8A 및 8B에서 개시된 예시적인 실시형태에 따르면 슬라이딩 셔터는 슬라이더 제어기의 제어하에서 타겟 상의 빔들을 HR 빔으로의 δRef/film 위상 측정의 측정과 SR 빔으로의 δRef/Sub 측정 간에서 교대하도록 이용된다(당연하게, 제어기(461)는 또한 어느 빔이 타겟 상에 입사하는지에 의존하여 δRef/film 위상 검출기(463) 또는 δRef/Sub 위상 검출기(462) 중 하나에게 Ihst 및 Iref 신호들을 라우팅한다). 그러나 실제상으로 슬라이딩 셔터들은 다소 느리며 Δφfilm 데이터를 계산하기 위한 비교적 긴 사이클 시간을 발생시킨다. 전술한 바와 같이, Δφfilm 측정의 에러는 검출기들에 대한 온도의 효과에 기인한 검출기 에러이다. 따라서, 검출기 온도 에러는 긴 사이클 측정에서 더 크며 결과적으로 측정 사이클을 단축함으로써 감소될 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 예시적인 실시형태에 따르면, 고주파 광 스위치가 이용되는데, 고주파 광 스위치는 측정 사이클에서 HR 빔과 SR 빔 간에서 신속하게 교대하도록 이용된다. 하나의 이러한 광 스위치는 회전식 초퍼이다. 회전식 광 초퍼는 슬롯들이 식각되어 있으며 구동 축상에 마운팅되어 회전하는 금속 디스크로서 관련 기술분야에서 잘 알려져 있다. 디스크는 빔이 디스크의 차단부에 의해 주기적으로 저지되게 하도록 빔 경로에 위치된다. 따라서, 측정 빔은 HR 모드에서 SR 모드로, 그리고 역으로 신속하게 스위칭되며 이에 따라 검출기 온도 편차에 대한 시간 기간을 크게 감소시킴과 아울러 위상 측정에서 원하지 않는 온도-유도 에러를 방지할 수 있다. 하기의 본 발명의 실시형태들이 회전식 광 초퍼에 관하여 설명되지만은 초퍼는 검출기의 온도 변화보다 고속으로 HR 모드와 SR 모드 간에서 헤테로다인 반사계를 스위칭하는 단순히 예시적인 디바이스임을 이해해야 한다. 이를 수행함에 있어서 검출기 온도로 인한 위상 측정에서의 임의의 에러는 연속적인 HR 및 SR 측정들에서 비교되며 위상 계산에서 효과적으로 소거될 것이다. 기술분야의 당업자는 기타 광 스위칭 디바이스들이 존재하며 그리고/또는 전술한 목적들을 위한 기계식 초퍼와 등가인 디바이스가 미래에 존재할 것임을 쉽게 이해할 것이다.
이와 관련하여 도 13A 및 13B는 검출기의 온도 편차보다 고속으로 HR 빔과 SR 빔 간에서 그리고 역으로 스위칭하기 위한 기계적 혹은 전기적-전자기 디바이스를 이용하는 예시적인 자기-참조 헤테로다인 반사계를 도시한다. 도면들은 도 8A 및 8B에 관하여 설명한 것과 유사한 예시적인 자기-참조 헤테로다인 반사계의 동작 모드들을 도시한다. 도 13A는 δRef / film 위상 측정을 검출하기 위한 HR 모드의 자기-참조 헤테로다인 반사계를 도시하고 도 13B는 δRef / Sub 참조 위상을 검출하기 위한 SR 모드의 반사계를 도시한다. 많은 구조는 도 4A 내지 4C뿐만 아니라 도 8A 내지 8B에 관하여 설명된 것과 유사하며, 따라서, 차이점들만이 보다 구체적으로 설명될 것이다.
본 예시적인 실시형태에 따르면 HR 빔(1302)은 HR 경로와 SR 경로로 선택적으로 전파된다. 고주파 광 스위치(1309)는 일 경로를 선택적으로 개방하고 동시에 다른 경로를 폐쇄한다. 광 스위치(1309)는 도면에서 한 쌍의 회전식 광 초퍼들로서 도시되는데 하나는 HR 빔(1303)의 경로에 위치되고 다른 하나는 SR 빔(1333)의 경로에 위치된다. 광 스위치(1309)는 동 위상이 아니며 경로가 폐쇄되는 때에 측정 사이클의 제 1 부분을 완료하고 반대 경로들은 전체 측정 사이클의 완료를 위해 개방된다. 다른 방법으로 회전식 초퍼와 같은 다른 광 스위치가 모든 빔 경로들에 걸쳐 위치되며 개방 슬롯들은 빔들에 대해 동 위상이 아니다. 상기의 도 8A와 8B에 관하여 설명한 바와 같이, 초퍼 제어기(1361)는 (회전식) 광 초퍼들(1309)을 재위치시키기 위한 동작 제어 신호들을 제공하며 자기-참조 헤테로다인 반사계가 단일 초퍼가 아닌 한 쌍의 초퍼들로 구성되는 경우에 측정 사이클에 동기화시킨다. HR 모드에서, 도 13a 도시된 바와 같이 HR 경로는 개방되며 초퍼(1300)는 SR 경로를 차단한다. HR 빔(1303)은 BS(1312)에서 반사되어 빔(1304)으로서 검출기(1316)로 진행하며 참조 신호(Iref)를 발생시킨다. 입사 HR 빔(1303), BS(1312)를 통해 투사된 HR 빔(1303)의 일부는 막(214)과 상호작용하며 광선들(1305-1 내지 1305-2)로서 검출기(1326) 상으로 진행한다. 초퍼 제어기(1361)는 전술한 바와 같이 신호들(IRef 및 Ihet)을 수신하고 신호들(IRef 및 Ihet)은 δRef/film 측정 위상의 검출을 위해 δRef/film 검출기(463)로 전달된다.
SR 모드에서, 도 13b 에 도시된 바와 같이 초퍼(1309)는 HR 경로를 차단하고 이를 수행함에 있어서 개방 슬릿과 SR 경로를 정렬하며 이에 따라 SR 경로를 개방한다. 광 소스(1300)로부터의 HR 빔(1302)은 BS(1301)에서 편향되고 광학 콤포넌트(1328)에서 반사되어 SR 빔(1333)이 형성되는 고정식 편광판/λ/2 조합(1300/1311)으로 진행한다. HR 빔이 분리된 주파수이고 선형으로 편광되며 주파수(ω)의 일 편광 성분은 주파수(ω + Δω)에서 다른 편광 성분에 관하여 수직임을 회상한다. SR 빔이 분리된 주파수이고, p-편광된 빔이다. 입사 SR 빔(1333)은 BS(1307)에서 입사 HR 빔(1303)의 경로로 수렴한다. SR 빔(1333)은 BS(1312)에서 반사되어 빔(1334)으로서 검출기(1316)로 진행하며 참조 신호(Iref)를 발생시킨다. BS(1312)를 통해 투사된 SR 빔(1333)의 일부는 막(214)과 상호작용함, 광선(1335)으로서 검출기(1326) 상으로 진행한다. 초퍼 제어기(1361)는 전술한 바와 같이 (IRef 및 Ihet)을 수신하고 신호들(IRef 및 Ihet)은 δRef/Sub 측정 위상의 검출을 위해 δRef//Sub 검출기(462)로 전달된다.
본 예시적인 실시형태에서 상당한 량의 광이 손실되고 따라서 광 소스(1300)는 광 손실을 수용하도록 선택되어야 한다. 사이드바로서, 빔 분리기(1301 및 1307)와 반사 콤포넌트들(1328 및 1329)의 조합은 Mach Zehnder 간섭계의 외관을 제시하지 않지만, 자기-참조 빔(1333)과 HR 빔(1303)이 동시에 사용되지 않기 때문에 이들 간에 광 간섭이 없으며 이에 따라 유한의 프린지(fringe) 문제가 없게 된다. 또한, BS(1312)에 도달하기 이전에 빔들에 의해 횡단되는 서로 다른 경로들은 위상 측정에 영향이 없는데 각 빔에 대해서 IRef 및 Ihet 신호들 간의 위상 차이화가 BS(1312) 이후에 수행되기 때문이다.
δRef / Sub 참조 위상은 참조 웨이퍼의 사용 없이 정확한 온도-무관 막 위상 쉬프트들(Δφfilm)이 도출되게 하는 참조를 제공한다. 웨이퍼 전체에 걸쳐서,
Figure 112008030657980-pct00027
이며 이에 따라 막 상의 HR 및 SR 빔 위치는 동일공간에 있을 필요가 없음이 추정된다. 따라서, 도 13A 및 13B에서 도시된 자기-참조 헤테로다인 반사계는 SR 빔과 HR 빔 경로들을 분리시킴으로써 훨씬 손실이 적게 될 수 있다.
도면에서 도시되지는 않았지만 도 9A 및 9B에서 도시된 자기-참조 헤테로다인 반사계는 또한 평행 경로 HR 및 SR 빔들을 발생하기 위한 회전식 초퍼와 같은 고주파 광 스위치를 이용할 수 있다.
도 14A 및 14B는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 검출기들의 온도 변화들로부터 발생하는 위상 측정에서 에러를 최소화하기 위해 고주파 광 스위치를 이용하는 SR 및 HR 빔 경로들을 서로 반대방향으로 회전시킨 자기-참조 헤테로다인 반사계의 다이어그램이다. 도 14A 및 14B에 도시된 자기-참조 헤테로다인 반사계는 광 스위치를 제외하고 도 10A 및 10B에 도시된 것과 동일하다. 2개의 동기 초퍼는 일 검출기에서 하나가 있는 모드들을 신속하게 스위칭하는데 필요하며 도시된 바와 같이 2개의 초퍼들은 2개의 빔 채널들을 가지며 하나는 HR 경로를 조정하고 다른 하나는 SR 경로를 조정한다(이를 수행함에 있어서, 빔들은 동일한 방위로 각각의 초퍼에 입사하지만 다른 광 채널들을 갖는다). 도 10A 및 10B에 관하여 전술한 바와 같이, HR 및 SR 빔들은 서로에 대해 반대방향으로 전파하며 따라서, 검출기(1416)는 HR 빔(1404)에 대한 신호(Iref)를 검출하고 SR 빔(1435)에 대한 Ihet를 검출한다. 검출기(1426)는 SR 빔(1434)에 대한 신호(Iref)를, 그리고 HR 빔(1405)에 대한 Ihet를 검출한다. HR 모드에서 초퍼들(1451 및 1452)은 HR 빔(1404)과 HR 빔(1405) 각각에 대하여 개방으로 회전하며 이에 따라 빔들이 검출기(1416)와 검출기(1426) 각각으로 입사되도록 전파시킨다. 초퍼들(1451 및 1452)은 동시에 SR 빔(1435)와 SR 빔(1434)에 대하여 폐쇄로 회전한다. HR 모드 근처에서 측정 사이클의 HR 부분에서 초퍼들(1451 및 1452)은 HR 빔(1404)과 HR 빔(1405)에 대하여 폐쇄로 회전하며 SR 빔(1435)과 SR 빔(1434)에 대해 개방된다. SR 빔(1435)과 SR 빔(1434)은 검출기(1416)와 검출기(1426)에 입사하도록 전파하며 검출기(1416)와 검출기(1426)는 Iref 및 Ihet 신호들을 발생하지만 HR 모드로부터 반대되는 검출기들이다.
도 15A 및 15B는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 검출기 위상 편차의 유일한 문제에 대처하기 위해 SR 빔이 샘플을 우회하는 자기-참조 헤테로다인 반사계의 다이어그램이다. 고주파 광 스위치의 사용은 온도-관련 검출기 편차로부터 발생하는 에러 량을 감소시키지만은 일부 위상 편차는 필수불가결하며 그 효과는 도 12A 및 12B에 관하여 전술한 바와 같이 조치될 것이다.
전술한 자기-참조 헤테로다인 반사계 실시형태들이 매우 정확하고 안정적이지만 2가지 단점이 있다. 첫째로, SR 빔과 HR 빔간의 측정 불일치를 감소시키는 노력에서 각 이전의 실시형태들은 SR 빔과 HR 빔들을 발생하는 단일 광 소스를 사용한다. 따라서, 빔의 강도는 (직전에서 설명된 다른 단점들을 갖는 셔터를 사용하는 것들을 제외하고) 동작 모드에 대해 절반으로 감소한다. 더욱이, 둘째로 평행 SR 및 HR 빔 경로들의 사용은 설치와 정렬의 복잡도를 증가시킨다. 이러한 단점 및 기타 단점들은 진폭 변조(AM) 참조 빔을 발생하기 위해 진폭 변조와 관련하여 제 2 광 소스를 사용하여 극복된다. α와 Δα의 2개의 변조된 진폭들 간에서 독립적으로 발생된 광 빔의 진폭 변조는 개별 검출기에 대한 경로 거리들과 관계없이 정확한 위상 검출을 가능하게 하는 참조 및 헤테로다인 신호들을 발생시키는데 주파수들(ω + Δω)에서 HR 빔 성분들을 사용하여 전술한 것과 유사하다.
도 16A 및 16B는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 HR 빔과 관련하여 참조로서 진폭 변조 빔을 이용하는 자기-참조 헤테로다인 반사계의 다이어그램이다. 여기에서 설명되는 자기-참조 헤테로다인 반사계는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 HR과 진폭 변조(AM) 동작 모드들 간에서 스위칭하는 초퍼(1609)를 이용한다. 도 16A 및 16B에서 도시된 자기-참조 헤테로다인 반사계의 HR 경로 구성은 도 13A 및 13B에서 도시된 것과 유사하지만 SR 빔 경로는 진폭 변조(AM) 빔에 의해 대체된다. 본 예시적인 실시형태에 따르면 광 소스(1600)는 타겟을 조사하기 위해 서로에 대해 수직이며 분리된 광 각도 주파수에서 동작하는 2개의 선형으로 편광된 성분들을 갖는 HR 빔(1602)을 발생하며 s-편광 빔 성분은 주파수(ω)에 있으며 p-편광 빔 성분은 주파수(ω + Δω)에 있다. HR 빔(1602)은 단지 HR 경로만으로 전파된다. 또한 본 예시적인 실시형태에 따르면 광 소스(1611)는 그 진폭이 진폭 변조기(1613)에 의해 변조되는 빔을 발생하여, α와 Δα의 2개의 변조된 진폭들에서 단일 주파수(ω')를 갖는 AM 빔(1601)을 발생시킨다. 주파수(ω')는 HR 빔의 주파수(ω)의 주파수와 다를 수 있지만 진폭 변조기(1613)는 진폭이 대략 HR 빔의 주파수(ω)에서 동작하도록 발진시킨다. 더욱이, AM 빔이 p-편광 빔으로서 도시되지만은 오직 p-성분만을 가질 필요가 있다.
초퍼(1609)는 선택적으로 일 경로를 개방하며 동시에 다른 경로를 폐쇄한다. 초퍼 제어기(미도시)는 초퍼(1609)와 검출기 신호 경로들에 대한 동작 제어 신호들을 제공한다(도 4 및 8의 설명 참조). HR 모드에서(도 16a 에 도시), HR 경로는 개방되고 초퍼(1609)는 AM 빔 경로를 차단한다. HR 빔(1602)은 BS(1612)를 통과하여 빔(1604)으로서 검출기(1616)로 진행하며 참조 신호(Iref)를 발생시킨다. HR 빔(1603), BS(1612)에서 반사되는 HR 빔(1602)의 일부는 막(214)과 상호작용하며 광선(1605-1 및 1605-2)으로서 검출기(1626) 상으로 진행하며 참조 신호(Iref)를 발생시킨다. δRef/film 위상 측정은 전술한 것과 동일한 방식으로 HR 빔의 신호들(Iref 및 Ihet)로부터 검출된다.
AM 모드에서(도 16b 에 도시), 초퍼(1609)는 HR 경로를 차단하고 AM 경로를 개방한다. 광 소스(1601)로부터의 빔 진폭은 진폭 변조기(1613)에서 변조되며 일부는 BS(1612)에서 편향되어 빔(1634)으로서 검출기(1616)로 진행하며 참조 신호(Iref)를 발생시킨다. BS(1612)를 통과하는 AM 빔(1603)의 일부는 막(214)과 상호작용하며 광선(1635)으로서 검출기(1626) 상으로 진행하며 신호(Ihet)를 발생시킨다. δRef/Sub 위상 측정은 SR 빔에 관하여 전술한 것과 동일한 방식으로 AM 빔의 신호들(Iref 및 Ihet)로부터 검출된다. 위상(φfilm) 및 막 두께(df)는 또한 전술한 바와 같이 δRef/film 위상과 δRef/Sub 위상으로부터 도출된다.
본 발명의 설명이 예시와 설명 목적으로 제시되었지만 총망라하는 것이 아니며 본 발명을 개시된 형태로 국한하고자 함이 아니다. 본 발명의 사상과 정신을 벗어남이 없이 많은 변형과 변화들은 기술분야의 당업자에게 분명할 것이다. 실시형태들은 본 발명의 원리와 실제적인 응용을 최상으로 설명함과 아울러 기술 분야의 다른 당업자들에게 다양한 변형을 갖는 본 발명의 다양한 실시형태들이 예상되는 특정 사용에 적합한 것임을 이해시키도록 선택되고 설명되었다.

Claims (46)

  1. 두께 파라메터를 측정하는 방법으로서,
    헤테로다인 위상 쉬프트를 측정하는 단계,
    분리된 주파수의 듀얼 편광 빔을 수신하는 단계;
    상기 분리된 주파수의 듀얼 편광 빔으로부터 참조 신호를 검출하는 단계;
    상기 분리된 주파수의 듀얼 편광 빔을 타겟으로 전파하는 단계;
    상기 타겟으로부터 반사된, 분리된 주파수의 듀얼 편광 빔을 수신하는 단계;
    상기 반사된, 분리된 주파수의 듀얼 편광 빔으로부터 측정 신호를 검출하는 단계; 및
    상기 반사된, 분리된 주파수의 듀얼 편광 빔에 대한 상기 참조 신호와 상기 측정 신호 간의 위상 차이를 측정하는 단계;
    자기-참조 위상 쉬프트를 측정하는 단계,
    분리된 주파수의 p-편광 빔을 수신하는 단계;
    상기 분리된 주파수의 p-편광 빔으로부터 참조 신호를 검출하는 단계;
    상기 분리된 주파수의 p-편광 빔을 타겟으로 전파하는 단계;
    상기 타겟으로부터 반사된, 분리된 주파수의 p-편광 빔을 수신하는 단계;
    상기 반사된, 분리된 주파수의 p-편광 빔으로부터 제 2 측정 신호를 검출하는 단계; 및
    상기 분리된 주파수의 p-편광 빔에 대한 상기 참조 신호와 상기 측정 신호 간의 자기-참조 위상 차이를 측정하는 단계; 및
    상기 자기-참조 위상 차이에 의해 상기 타겟에 대한 위상 차이를 교정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 두께 파라메터를 측정하는 방법.
  2. 두께 파라메터를 측정하는 방법으로서,
    헤테로다인 반사율 측정 모드에서 동작하는 단계,
    반사율 측정 빔을 발생하는 단계;
    상기 반사율 측정 빔을 소정의 입사각으로 타겟 물질에 입사하도록 전파하는 단계;
    상기 타겟으로부터 상기 반사율 측정 빔에 대한 반사율 측정 빔 헤테로다인 위상을 측정하는 단계;
    상기 반사율 측정 빔 헤테로다인 위상으로부터 반사율 측정 빔 헤테로다인 위상 쉬프트를 획득하는 단계, 여기서, 상기 반사율 측정 빔 헤테로다인 위상 쉬프트는 상기 타겟 물질과 상호작용하는 상기 반사율 측정 빔에 의해 유도되며;
    자기-참조 모드에서 동작하는 단계,
    자기-참조 빔을 발생하는 단계;
    상기 자기-참조 빔을 상기 소정의 입사각으로 상기 타겟 물질에 입사하도록 전파하는 단계;
    상기 타겟 물질로부터 상기 자기-참조 빔에 대한 자기-참조 빔 헤테로다 인 위상을 측정하는 단계; 및
    상기 자기-참조 빔 헤테로다인 위상으로부터 자기-참조 빔 헤테로다인 위상 쉬프트를 획득하는 단계를 포함하며 여기서 상기 자기-참조 빔 헤테로다인 위상 쉬프트는 상기 타겟 물질과 상호작용하는 상기 자기-참조 빔에 의해 유도되며; 및
    상기 반사율 측정 빔 헤테로다인 위상 쉬프트와 상기 자기-참조 빔 헤테로다인 위상 쉬프트로부터 두께 파라메터를 획득하는 단계를 포함하는 두께 파라메터를 측정하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 헤테로다인 반사율 측정 모드에서 동작하는 단계는,
    상기 반사율 측정 빔에 대한 반사율 측정 빔 참조 위상을 측정하는 단계를 더 포함하며 여기서, 상기 반사율 측정 빔 헤테로다인 위상으로부터 상기 반사율 측정 빔 헤테로다인 위상 쉬프트를 발견하는 단계는 상기 반사율 측정 빔 헤테로다인 위상과 상기 반사율 측정 빔 위상 참조 간의 위상 쉬프트를 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 두께 파라메터를 측정하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 자기-참조 모드에서 동작하는 단계는,
    상기 자기-참조 빔에 대한 자기-참조 빔 참조 위상을 측정하는 단계를 더 포함하며 상기 자기-참조 빔 헤테로다인 위상으로부터 상기 자기-참조 빔 헤테로다인 위상 쉬프트를 획득하는 단계는 상기 자기-참조 빔 헤테로다인 위상과 상기 자기-참조 빔 참조 위상 간의 위상 쉬프트 위상을 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특 징으로 하는 두께 파라메터를 측정하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 소정의 입사각은 상기 타겟 물질에 대한 브루스터 각도에 기초하는 것을 특징으로 하는 두께 파라메터를 측정하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 반사율 측정 빔을 발생하는 단계는 분리된 주파수의 듀얼 편광 빔을 발생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 두께 파라메터를 측정하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 자기-참조 빔을 발생하는 단계는 분리된 주파수의 편광 빔을 발생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 두께 파라메터를 측정하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 분리된 주파수의 편광 빔은,
    제 1 주파수의 s-편광 빔 성분; 및
    제 2 주파수의 p-편광 빔 성분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 두께 파라메터를 측정하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 분리된 주파수의 듀얼 편광 빔은,
    상기 제 1 주파수에서 p-편광 빔 성분; 및
    상기 제 2 주파수에서 p-편광 빔 성분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 두께 파라메터를 측정하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 반사율 측정 빔 헤테로다인 위상 쉬프트와 상기 자기-참조 빔 헤테로다인 위상 쉬프트로부터 두께 파라메터를 획득하는 단계는,
    상기 제 1 주파수와 제 2 주파수 중 하나, 상기 타겟 물질에 의해 유도된 굴절률 그리고 상기 반사율 측정 빔 헤테로다인 위상 쉬프트와 상기 자기-참조 빔 헤테로다인 위상 쉬프트로부터 상기 타겟 물질의 두께를 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 두께 파라메터를 측정하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 자기-참조 빔을 발생하는 단계는,
    상기 제 1 주파수의 s-편광 빔을 상기 제 1 주파수의 p-편광 빔으로 위상 쉬프트하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 두께 파라메터를 측정하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    헤테로다인 반사율 측정 모드와 자기-참조 모드 간을 반복하는 단계; 및
    각 반복에서 상기 타겟 물질의 두께를 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 두께 파라메터를 측정하는 방법.
  13. 자기-참조 헤테로다인 반사계로서,
    헤테로다인 반사율 측정 빔 소스;
    상기 헤테로다인 반사율 측정 빔을 수신하고 이 헤테로다인 반사율 측정 빔을 자기-참조 빔으로 변환하는 동작 모드 스위치;
    상기 헤테로다인 반사율 측정 빔을 수신하고 참조 헤테로다인 반사율 측정 위상 신호를 발생함과 아울러 상기 자기-참조 빔을 수신하고 참조 자기-참조 위상 신호를 발생하는 참조 검출기;
    타겟 물질;
    상기 헤테로다인 반사율 측정 빔과 상기 자기-참조 빔을 소정의 입사각으로 상기 타겟 물질에 입사하도록 전파하는 제 1 광 요소들;
    상기 타겟 물질로부터 상기 헤테로다인 반사율 측정 빔을 수신하고 측정 헤테로다인 반사율 측정 위상 신호를 발생함과 아울러 상기 타겟 물질로부터 상기 자기-참조 빔을 수신하고 측정 자기-참조 위상 신호를 발생하는 측정 검출기;
    상기 참조 헤테로다인 반사율 측정 위상 신호와 상기 측정 헤테로다인 반사율 측정 위상 신호 간의 헤테로다인 위상 쉬프트를 검출하는 헤테로다인 위상 쉬프트 검출기; 및
    상기 참조 자기-참조 위상 신호와 상기 측정 자기-참조 위상 신호 간의 참조 위상 쉬프트를 검출하는 자기-참조 위상 쉬프트 검출기를 포함하는 자기-참조 헤테로다인 반사계.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 측정 위상 쉬프트와 상기 참조 위상 쉬프트를 수신하고 상기 타겟에 의해 유도된 위상 쉬프트를 계산하는 위상 쉬프트 계산기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기-참조 헤테로다인 반사계.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 헤테로다인 반사율 측정 빔 소스는 상기 제 1 주파수의 s-편광 빔 성분과 상기 제 2 주파수의 p-편광 빔 성분을 발생하는 것을 특징으로 하는 자기-참조 헤테로다인 반사계.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 동작 모드 스위치는 상기 제 1 주파수의 s-편광 빔 성분을 제 1 주파수의 p-편광 성분으로 변환하는 것을 특징으로 하는 자기-참조 헤테로다인 반사계.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 동작 모드 스위치는,
    편광판;
    반-파장 플레이트; 및
    상기 헤테로다인 반사율 측정 빔 경로에서 상기 편광판과 반-파장 플레이트를 슬라이딩하는 기계식 슬라이더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기-참조 헤테로다인 반사계.
  18. 제 17 항에 있어서,
    헤테로다인 반사율 측정 모드와 자기-참조 모드 간에서 반복하는 슬라이더 제어기를 더 포함하며 상기 슬라이더 제어기는 상기 동작 모드 스위치, 상기 헤테로다인 위상 쉬프트 검출기 및 상기 자기-참조 위상 쉬프트 검출기와 동작가능하게 결합하며
    자기-참조 모드에서, 상기 제어기는 상기 동작 모드 스위치로 하여금 상기 헤테로다인 반사율 측점 빔 경로에서 상기 기계식 슬라이더를 슬라이딩하도록 지시하고 상기 자기-참조 위상 쉬프트 검출기로 하여금 위상 쉬프트를 검출하도록 지시하며,
    헤테로다인 반사율 측정 모드에서, 상기 제어기는 상기 동작 모드 스위치로 하여금 상기 헤테로다인 반사율 측정 빔 경로를 벗어나 상기 기계식 슬라이더를 슬라이딩하도록 지시하고 상기 헤테로다인 위상 쉬프트 검출기로 하여금 위상 쉬프트를 검출하도록 지시하는 것을 특징으로 하는 자기-참조 헤테로다인 반사계.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 위상 쉬프트 계산기로부터 위상 쉬프트를 수신하고 상기 타겟 물질의 두께를 계산하는 두께 계산기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기-참조 헤테로다인 반사계.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 헤테로다인 반사율 측정 빔 소스는 He-Ne 레이저를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기-참조 헤테로다인 반사계.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 소정의 입사각은 상기 타겟 물질에 대한 브루스터 각도 60도 내의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 자기-참조 헤테로다인 반사계.
  22. 두께 파라메터를 측정하는 방법으로서,
    헤테로다인 반사율 측정 동작 모드와 자기-참조 동작 모드 간에서 빔을 반복하는 단계, 상기 헤테로다인 반사율 측정 동작 모드는 제 1 주파수의 s-편광 빔 성분과 제 2 주파수의 p-편광 빔 성분을 발생하는 것을 포함하며 상기 자기-참조 동작 모드는 상기 제 1 주파수의 p-편광 빔 성분과 상기 제 2 주파수의 p-편광 빔 성분을 발생하는 것을 포함하며;
    참조 검출기에서 상기 빔을 수신하고 참조 빔 위상 신호를 발생하는 단계;
    상기 반사율 측정 빔을 소정의 입사각으로 타겟 물질에 입사하도록 전파하는 단계;
    측정 검출기에서, 상기 타겟 물질로부터의 빔을 수신하고 측정 빔 위상 신호를 발생하는 단계;
    헤테로다인 반사율 작용 모드 또는 자기-참조 작용 모드 중 어느 한 모드의 각 반복에서, 상기 측정 빔 위상 신호와 상기 참조 빔 위상 신호로부터 반사율 측정 빔 헤테로다인 위상 쉬프트를 획득하고 상기 반사율 측정 빔 헤테로다인 위상 쉬프트로부터 상기 타겟 물질에 대한 두께 파라메터를 획득하는 단계를 포함하는 두께 파라메터를 측정하는 방법.
  23. 제 13 항에 있어서,
    동작 모드 스위치는 광 초퍼(optical chopper)인 것을 특징으로 하는 자기-참조 헤테로다인 반사계.
  24. 자기-참조 헤테로다인 반사계로서,
    헤테로다인 반사율 측정 빔을 발생시키는 헤테로다인 반사율 측정 빔 소스;
    자기-참조 진폭 변조 빔을 발생시키는 자기-참조 진폭 변조 빔 소스;
    상기 헤테로다인 반사율 측정 빔과 자기-참조 진폭 변조 빔을 수신하는 동작 모드 스위치;
    상기 헤테로다인 반사율 측정 빔을 수신하고 참조 헤테로다인 반사율 측정 위상 신호를 발생시킴과 아울러 상기 자기-참조 진폭 변조 빔을 수신하고 참조 자기-참조 위상 신호를 발생시키는 참조 검출기;
    타겟 물질;
    소정의 입사각으로 상기 타겟 물질에 입사하는 헤테로다인 반사율 측정 빔을 전파시키는 제 1 광 요소들;
    소정의 입사각으로 상기 타겟 물질에 입사하는 자기-참조 진폭 변조 빔을 전파시키는 제 2 광 요소들;
    상기 타겟 물질로부터 반사 헤테로다인 반사율 측정 빔을 수신하고 측정 헤테로다인 반사율 측정 위상 신호를 발생시킴과 아울러 상기 타겟 물질로부터 반사 자기-참조 진폭 변조 빔을 수신하고 또한 측정 자기-참조 진폭 변조 위상 신호를 발생시키는 측정 검출기;
    상기 참조 헤테로다인 반사율 측정 위상 신호와 상기 측정 헤테로다인 반사율 측정 위상 신호 간의 헤테로다인 위상 쉬프트를 검출하는 헤테로다인 위상 쉬프트 검출기; 및
    상기 참조 자기-참조 위상 신호와 상기 측정 자기-참조 진폭 변조 위상 신호 간의 참조 위상 쉬프트를 검출하는 자기-참조 위상 쉬프트 검출기를 포함하는 자기-참조 헤테로다인 반사계.
  25. 제 24 항에 있어서,
    헤테로다인 위상 측정과 참조 위상 측정을 수신하고 상기 타겟 물질에 의해 유도된 측정 신호의 위상 쉬프트를 계산하는 위상 쉬프트 계산기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기-참조 헤테로다인 반사계.
  26. 제 24 항에 있어서,
    헤테로다인 반사율 측정 빔 소스는 분리 주파수를 생성하며, 듀얼 편광 빔과 자기-참조 진폭 변조 빔 소스는 단일 주파수를 생성하며, 듀얼 진폭 빔은 적어도 p-편광 빔 성분을 갖는 것을 특징으로 하는 자기-참조 헤테로다인 반사계.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 동작 모드 스위치는 광 초퍼인 것을 특징으로 하는 자기-참조 헤테로다인 반사계.
  28. 제 24 항에 있어서,
    제 1 광 요소와 제 2 광 요소 중의 하나는 열응력-유도 복굴절 특성에 기초하는 재료로 구성된 것을 특징으로 하는 자기-참조 헤테로다인 반사계.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 재료는 용융 실리카, BK7 실리카 및 SF57 실리카 중의 하나인 것을 특징으로 하는 자기-참조 헤테로다인 반사계.
  30. 제 24 항에 있어서,
    상기 헤테로다인 반사율 측정 빔 소스는 제 1 주파수의 s-편광 빔 성분과 제 2 주파수의 p-편광 빔 성분을 발생시키는 것을 특징으로 하는 자기-참조 헤테로다인 반사계.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 동작 모드 스위치는 헤테로다인 반사율 측정 빔과 자기-참조 진폭 변조 빔 중의 하나를 전파시킴과 동시에 헤테로다인 반사율 측정 빔과 자기-참조 진폭 변조 빔 중의 다른 하나를 차단하여, 측정 검출기에서 측정 빔을 헤테로다인 반사율 측정 동작 모드와 자기-참조 동작 모드 사이에서 스위칭하는 것을 특징으로 하는 자기-참조 헤테로다인 반사계.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 위상 쉬프트 계산기로부터 위상 쉬프트 정보를 수신하고 상기 타겟 물질의 두께를 계산하는 두께 계산기;
    연속적인 자기-참조 동작 모드로부터의 참조 위상 측정을 모니터링하고 연속적인 참조 위상 측정들 사이의 변화를 소정의 임계값 잡음 레벨과 비교하는 임계값 잡음 검출기; 및
    헤테로다인 반사율 측정 동작 모드와 자기-참조 동작 모드 간에서 반복하는 초퍼 제어기를 더 포함하며,
    상기 초퍼 제어기는 측정 검출기와 헤테로다인 위상 쉬프트 검출기 및 자기-참조 위상 쉬프트 검출기의 사이에서 또한 참조 검출기와 헤테로다인 위상 쉬프트 검출기 및 자기-참조 위상 쉬프트 검출기의 사이에서 상기 동작 모드 스위치에 동작가능하게 결합되며,
    자기-참조 동작 모드에서 동작 모드 스위치는 헤테로다인 반사율 측정 빔의 경로를 차단하며, 상기 초퍼 제어기는 자기-참조 위상 쉬프트 검출기로 하여금 참조 자기-참조 위상 신호와 측정 자기-참조 진폭 변조 위상 신호 사이의 참조 위상 쉬프트를 검출하도록 지시하고,
    헤테로다인 반사율 측정 동작 모드에서 동작 모드 스위치는 자기-참조 진폭 변조 빔의 경로를 차단하고, 상기 초퍼 제어기는 헤테로다인 위상 쉬프트 검출기로 하여금 참조 헤테로다인 반사율 측정 위상 신호와 측정 헤테로다인 반사율 측정 위상 신호 사이의 헤테로다인 위상 쉬프트를 검출하도록 지시하는 것을 특징으로 하는 자기-참조 헤테로다인 반사계.
  33. 제 31 항에 있어서,
    연속적인 헤테로다인 반사율 측정 동작 모드에서 위상 쉬프트 계산기로부터 위상 쉬프트를 수신하는 위상 쉬프트 평균화기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기-참조 헤테로다인 반사계.
  34. 제 26 항에 있어서,
    자기-참조 진폭 변조 빔에 의한 듀얼 진폭에 대한 변조 주파수는 헤테로다인 반사율 측정 빔 소스의 분리 주파수 중의 하나 또는 둘다에 기초하는 것을 특징으로 하는 자기-참조 헤테로다인 반사계.
  35. 제 2 항에 있어서,
    타겟 층의 굴절률과 관련된 소정의 입사각은 소정의 디폴트 각(default angle)이고 타겟 층에 대한 브루스터 각(Brewster's angle) 60도 내의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 헤테로다인 반사계.
  36. 삭제
  37. 삭제
  38. 삭제
  39. 삭제
  40. 삭제
  41. 삭제
  42. 삭제
  43. 삭제
  44. 삭제
  45. 삭제
  46. 제 30 항에 있어서,
    위상 쉬프트 계산기로부터 위상 쉬프트 정보를 수신하고 상기 타겟 물질의 두께를 계산하는 두께 계산기;
    연속적인 자기-참조 동작 모드로부터의 참조 위상 측정을 모니터링하고 연속적인 참조 위상 측정들 사이의 변화를 비교하는 임계값 잡음 검출기; 및
    연속적인 헤테로다인 반사율 측정 동작 모드에서 위상 쉬프트 계산기로부터 위상 쉬프트를 수신하는 위상 쉬프트 평균화기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기-참조 헤테로다인 반사계.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017135641A1 (ko) * 2016-02-04 2017-08-10 전북대학교산학협력단 일체형 편광간섭계 및 이를 적용한 스냅샷 분광편광계

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7589843B2 (en) * 2005-09-27 2009-09-15 Verity Instruments, Inc. Self referencing heterodyne reflectometer and method for implementing
DE102006001731A1 (de) * 2006-01-13 2007-07-19 Robert Bosch Gmbh Heterodyninterferometer
US7864884B2 (en) * 2006-04-27 2011-01-04 Nokia Corporation Signal detection in OFDM system
FR2924805B1 (fr) * 2007-12-11 2011-05-06 Ecole Norm Superieure Lyon Microscope a plasmon de surface a haute resolution avec interferometre heterodyne en polarisation radiale.
EP2313754B1 (en) * 2008-07-18 2017-11-01 Leica Biosystems Newcastle Limited Method for preparing cell standard
US8729901B2 (en) * 2009-07-06 2014-05-20 Merlin Technology, Inc. Measurement device and associated method for use in frequency selection for inground transmission
US9581433B2 (en) * 2013-12-11 2017-02-28 Honeywell Asca Inc. Caliper sensor and method using mid-infrared interferometry
MX359196B (es) * 2014-02-14 2018-09-19 Halliburton Energy Services Inc Espectroscopía in situ para el monitoreo de la fabricación de elementos computacionales integrados.
CN104748835B (zh) * 2015-03-05 2018-06-26 哈尔滨工业大学 干涉量分离激光干涉测振仪非线性误差修正方法及装置
CN111183353A (zh) * 2017-10-05 2020-05-19 麦克赛尔株式会社 非接触内部测量装置、非接触内部测量方法和内部测量结果显示系统
US11002970B2 (en) 2019-02-06 2021-05-11 Google Llc Multi-focal catadioptric head mounted display with LC switch
TWI715304B (zh) * 2019-11-22 2021-01-01 國立雲林科技大學 差動式光學測距儀
US11104849B1 (en) * 2020-08-19 2021-08-31 Richard Fauconier Method for restricting laser beams entering an aperture to a chosen dyad and measuring the beams' separation
US11565516B2 (en) * 2020-12-30 2023-01-31 Xerox Corporation Fountain solution thickness measurement using phase shifted light interference in a digital lithography printing system
CN114740045B (zh) * 2022-06-10 2023-03-24 江苏满星测评信息技术有限公司 一种用于监测全季节控温薄膜材料控温性能的系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050046858A1 (en) * 2003-08-26 2005-03-03 Hanson Gregory R. Spatial-heterodyne interferometry for reflection and transmission (SHIRT) measurements

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4688940A (en) * 1985-03-12 1987-08-25 Zygo Corporation Heterodyne interferometer system
IT1184100B (it) * 1985-04-23 1987-10-22 Cselt Centro Studi Lab Telecom Ellissometro interferometrico statico
JPH01206283A (ja) * 1988-02-13 1989-08-18 Brother Ind Ltd 光ヘテロダイン測定装置
US5450205A (en) * 1993-05-28 1995-09-12 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus and method for real-time measurement of thin film layer thickness and changes thereof
US5548401A (en) * 1993-08-23 1996-08-20 Nippon Telegraph And Telephone Public Corporation Photomask inspecting method and apparatus
FR2716531B1 (fr) * 1994-02-18 1996-05-03 Saint Gobain Cinematique Contr Procédé de mesure d'épaisseur d'un matériau transparent.
CN1099128A (zh) * 1994-03-04 1995-02-22 清华大学 用双波长激光进行外差干涉测量绝对距离系统
US5600441A (en) * 1995-01-31 1997-02-04 Zygo Corporation Interferometer and method for measuring the distance of an object surface with respect to the surface of a rotating disk
US6172752B1 (en) * 1996-08-04 2001-01-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method and apparatus for simultaneously interferometrically measuring optical characteristics in a noncontact manner
FR2780778B3 (fr) * 1998-07-03 2000-08-11 Saint Gobain Vitrage Procede et dispositif pour la mesure de l'epaisseur d'un materiau transparent
US6261152B1 (en) * 1998-07-16 2001-07-17 Nikon Research Corporation Of America Heterdoyne Thickness Monitoring System
US6710881B1 (en) * 1999-09-28 2004-03-23 Nanyang Technological University Heterodyne interferometry for small spacing measurement

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050046858A1 (en) * 2003-08-26 2005-03-03 Hanson Gregory R. Spatial-heterodyne interferometry for reflection and transmission (SHIRT) measurements

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017135641A1 (ko) * 2016-02-04 2017-08-10 전북대학교산학협력단 일체형 편광간섭계 및 이를 적용한 스냅샷 분광편광계
JP2019508688A (ja) * 2016-02-04 2019-03-28 インダストリアル コーペレーション ファウンデーション チョンブク ナショナル ユニバーシティーＩｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｃｈｏｎｂｕｋ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 一体型偏光干渉計及びそれを適用したスナップショット分光偏光計
US10890487B2 (en) 2016-02-04 2021-01-12 Industrial Cooperation Fondation Chonbuk National University Integrated polarization interferometer and snapshot specro-polarimeter applying same

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