KR101142763B1 - Spectro reflectometer and method for measuring spectro reflectance using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분광 반사 측정기에 관한 것으로서, 입사되는 광을 서로 다른 광 경로로 분리시키는 광분리기; 상기 광분리기에 의해 분리된 제1 분리광과 제2 분리광 중 적어도 하나의 분리광의 진행을 차단하는 개폐기; 및 상기 제1 분리광이 진행하는 광 경로상에 배치된 표준시편으로부터 반사된 광과, 상기 제2 분리광이 진행하는 광 경로상에 배치된 측정시편으로부터 반사된 광을 분광하여 분광된 광의 광량와 파장을 검출하는 검출기;를 포함하며, 개폐기를 이용하여 분리된 광을 선택적으로 차단함으로써 광원으로부터의 입사 광량을 보다 손쉽게 측정할 수 있다.The present invention relates to a spectroscopic reflectometer, comprising: an optical separator for separating incident light into different optical paths; A switch for blocking the progress of at least one split light among the first split light and the second split light separated by the optical splitter; And a light amount spectroscopically reflected by light reflected from a standard specimen disposed on an optical path through which the first split light travels, and a light reflected from a measurement specimen disposed on an optical path through which the second split light travels. It includes; a detector for detecting the wavelength, by selectively blocking the separated light by using the switch can more easily measure the amount of incident light from the light source.

Description

분광 반사 측정기 및 이를 이용한 분광 반사율 측정방법{SPECTRO REFLECTOMETER AND METHOD FOR MEASURING SPECTRO REFLECTANCE USING THE SAME}SPECTRO REFLECTOMETER AND METHOD FOR MEASURING SPECTRO REFLECTANCE USING THE SAME}

본 발명은 분광 반사 측정기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시간에 따른 광원의 밝기 변화에 의한 오차를 제거하면서 보다 손쉽게 광원으로부터의 입사광량 및 파장을 측정할 수 있는 분광 반사 측정기 및 이를 이용한 분광 반사율 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a spectroscopic reflectometer, and more particularly, a spectroscopic reflectometer and a spectroscopic reflectance measurement using the same, which can more easily measure the amount and wavelength of incident light from the light source while eliminating errors caused by changes in brightness of the light source over time. It is about a method.

노광 장치나 광조사 장치 등의 광학 장치에 있어서, 반사용 미러, 각종 필터 또는 렌즈 등의 광학 소자가 이용되고 있지만, 이들 광학 소자에 대해서는 광학 특성의 하나인 분광 반사율의 측정이 필요한 경우가 있다. In optical devices, such as an exposure apparatus and a light irradiation apparatus, optical elements, such as a reflection mirror, various filters, or a lens, are used, but the measurement of the spectral reflectance which is one of optical characteristics may be needed about these optical elements.

예를 들면, 특정한 파장의 광만을 반사시키기 위한 증착막을 형성한 미러, 또는 반사 방지막을 설치한 렌즈나 필터에 있어서, 형성된 증착막이나 방사 방지막이 설계값 대로의 광학 특성을 갖는 것을 확인하기 위해서, 분광 반사율의 측정이 필요하다.For example, in the lens and filter provided with the mirror or the anti-reflective film which provided the vapor deposition film which reflects only the light of a specific wavelength, in order to confirm that the formed vapor deposition film and the anti-reflection film have optical characteristics according to the design value, It is necessary to measure the reflectance.

여기서, 분광 반사율이란 어떤 특정한 파장의 광의 반사율을 말하며, 분광 반사 측정 기술이란 시편으로부터 파장 별로 반사된 빛의 양과 입사된 빛의 양을 비교하여 해당 시편의 반사율을 파장별로 측정하고 이를 분석함으로써 시편의 광학특성이나 두께를 분석해 내는 기술을 의미한다.Here, the spectral reflectance refers to the reflectance of light of a specific wavelength, and the spectral reflection measurement technique compares the amount of light reflected by the wavelength of the specimen with the amount of incident light, and measures the reflectance of the specimen by wavelength and analyzes it. It means the technology to analyze the optical characteristics and thickness.

도 1에 도시된 종래의 분광 반사 측정기를 살펴보면, 광원(1)에서 광원을 조사하고, 측정하고자 하는 측정시편(2)에서 반사된 광의 광량을 검출기(3)를 사용하여 측정하는데, 측정시편의 반사율을 계산하기 위해서는 측정시편(2)으로 입사된 광의 광량을 알아야 한다. 측정시편으로 입사된 광의 광량을 측정하기 위해서는 측정시편(2)을 제거하고, 그 자리에 기지(旣知)된 광학특성을 가진 표준시편을 위치시키고, 이 표준시편의 반사 광량을 측정하는 방식을 이용한다. 표준시편의 광학특성은 이미 알려진 것이므로 이론적으로 반사율을 계산한 후, 측정된 표준시편의 반사 광량을 이용하여 역으로 광원의 입사 광량을 계산한다. 이후, 이 입사 광량을 앞서 측정시편으로 입사한 입사 광량으로 간주하여 측정시편(2)의 반사율이 계산된다.Referring to the conventional spectroscopic reflectometer shown in FIG. 1, the light source 1 is irradiated with light, and the amount of light reflected from the measurement sample 2 to be measured is measured using the detector 3. In order to calculate the reflectance, it is necessary to know the amount of light incident on the measurement specimen 2. To measure the amount of light incident on the test specimen, remove the measurement specimen (2), place a standard specimen with known optical properties in its place, and measure the amount of reflected light of the standard specimen. I use it. Since the optical properties of the standard specimen are already known, the theoretical reflectance is calculated, and then the amount of incident light from the light source is calculated by using the measured amount of reflected light of the standard specimen. The reflectance of the measurement specimen 2 is then calculated by considering this incident light quantity as the incident light incident on the measurement specimen.

이러한 종래의 분광 반사 측정기를 이용하여 반사율을 계산하는 방식은 측정시편으로 반사 광량을 측정한 뒤, 측정시편을 기지의 광학 특성을 가진 표준시편으로 대체한 후 다시 광량을 측정하는 단계를 거쳐야 한다. 이러한 과정은 다음과 같은 문제점을 발생시킨다.The method of calculating the reflectance using the conventional spectroscopic reflectometer should measure the amount of reflected light with the measurement specimen, replace the measurement specimen with a standard specimen having known optical properties, and then measure the amount of light again. This process causes the following problems.

첫째, 장시간의 시간 간격을 두고 2번의 측정이 이루어져야 하므로 불편하고,First, it is inconvenient because two measurements should be made at long time intervals,

둘째, 시편의 이동에 따른 파손의 위험이 있으며, 특히 대형 시편일 경우 파손 가능성은 더욱 높아지며,Second, there is a risk of damage due to the movement of the specimen, especially in the case of large specimens are more likely to break,

셋째, 시편 이동 중 정렬(alignment)의 변화를 유발시킬 수 있고,Third, it can cause a change in alignment during specimen movement,

넷째, 측정 시간이 장시간이거나 사용하는 광원이 불안정할 경우 수시로 입사 광량을 측정해야 하므로 시간적 또는 경제적 손실이 증가되고,Fourth, if the measurement time is long or the light source used is unstable, the incident light amount must be measured from time to time, thereby increasing the time or economic loss,

다섯째, 입사 광량의 측정은 반사 광량의 측정과 가능한 한 시간적으로 근접하여 이루어져야 광원의 단기적 밝기 변화에 따른 오차를 줄일 수 있는데, 종래의 방법은 입사 광량과 반사 광량의 측정 사이에 수초에서 수분 이상의 시간 간격이 존재하므로, 해당 시간 간격 사이에 변할 수 있는 광원의 밝기 변화는 모두 측정 오차로 나타나게 된다.Fifth, the measurement of the incident light amount should be made as close as possible to the measurement of the reflected light amount in order to reduce the error caused by the short-term brightness change of the light source. The conventional method is several seconds to several minutes or more between the measurement of the incident light amount and the reflected light amount. Since there is an interval, any change in the brightness of the light source, which can vary between the corresponding time intervals, will all appear as a measurement error.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 광원으로부터의 입사 광량을 보다 손쉽게 측정할 뿐 아니라 입사 광량을 시편의 이동없이 빠르게 측정케 함으로써 광원의 밝기 변화에 의한 오차를 최소화할 수 있는 분광 반사 측정기를 제공하는 것이다.Therefore, the first problem to be solved by the present invention is a spectroscopic reflectometer that can minimize the error caused by the change in brightness of the light source by not only measuring the amount of incident light from the light source more easily, but also measuring the incident light amount quickly without moving the specimen. To provide.

본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 상술한 분광 반사 측정기를 이용하여 측정시편의 분광 반사율을 측정하는 방법을 제공하는 것이다.The second problem to be solved by the present invention is to provide a method for measuring the spectral reflectance of the measurement specimen using the spectroscopic reflectometer.

본 발명은 상기 첫 번째 과제를 달성하기 위하여,The present invention to achieve the first object,

입사되는 광을 서로 다른 광 경로로 분리시키는 광분리기;An optical separator for separating incident light into different optical paths;

상기 광분리기에 의해 분리된 제1 분리광과 제2 분리광 중 적어도 하나의 분리광의 진행을 차단하는 개폐기; 및A switch for blocking the progress of at least one split light among the first split light and the second split light separated by the optical splitter; And

상기 제1 분리광이 진행하는 광 경로상에 배치된 표준시편으로부터 반사된 광과, 상기 제2 분리광이 진행하는 광 경로상에 배치된 측정시편으로부터 반사된 광을 분광하여 분광된 광의 광량와 파장을 검출하는 검출기;를 포함하는 분광 반사 측정기를 제공한다.Light quantity and wavelength of light spectroscopy by spectroscopy the light reflected from the standard specimen disposed on the optical path through which the first split light travels, and the light reflected from the measurement specimen disposed on the optical path through which the second split light travels It provides a spectroscopic reflectometer comprising a detector for detecting.

여기서, 상기 개폐기는 상기 제1 분리광 및 상기 제2 분리광의 진행을 각각 차단하는 제1 개폐기 및 제2 개폐기를 포함할 수 있다.Here, the switch may include a first switch and a second switch for blocking the progress of the first split light and the second split light, respectively.

또한, 상기 개폐기는 상기 표준시편으로 입사되는 상기 제1 분리광의 진행을 차단할 수 있다.In addition, the switch may block the progress of the first split light incident on the standard specimen.

또한, 상기 개폐기는 상기 측정시편으로 입사되는 상기 제2 분리광의 진행을 차단할 수 있다.In addition, the switch may block the progress of the second split light incident to the measurement specimen.

또한, 상기 표준시편은 기지(旣知)된 광학특성을 가진 시편인 것이 바람직하다.In addition, the standard specimen is preferably a specimen having a known optical characteristics.

또한, 상기 광분리기는, 입사되는 광을 반사시키거나 투과시키는 것이 바람직하다.In addition, the optical separator, it is preferable to reflect or transmit the incident light.

또한, 상기 검출기는 상기 측정시편으로부터 반사되는 광 및 상기 표준시편으로부터 반사되는 광을 동시에 수광할 수 있는 위치에 배치될 수 있다.In addition, the detector may be disposed at a position capable of simultaneously receiving the light reflected from the measurement specimen and the light reflected from the standard specimen.

본 발명은 상기 두 번째 과제를 달성하기 위하여,According to another aspect of the present invention,

광원으로부터 조사된 광을 분광기를 통해 기지(旣知)된 광학특성을 가진 표준시편으로 향하는 제1 분리광과 측정시편으로 향하는 제2 분리광으로 분리시키는 광분리단계;An optical separation step of separating the light irradiated from the light source into a first separation light directed to a standard specimen having a known optical characteristic through a spectrometer and a second separation light directed to the measurement specimen;

상기 표준시편 및 상기 측정시편에서 반사된 광을 검출기를 통해 검출하는 제1 검출단계;A first detection step of detecting light reflected from the standard specimen and the measurement specimen through a detector;

상기 제1 분리광 및 상기 제2 분리광 중 어느 하나를 개폐기를 이용하여 차단한 채로 상기 검출기로 입사되는 광을 검출하는 제2 검출단계; 및A second detection step of detecting light incident on the detector while blocking any one of the first and second separation lights using a switch; And

상기 제1 검출단계 및 상기 제2 검출단계에서 검출된 광량을 이용하여 상기 측정시편의 반사율을 계산하는 반사율 계산단계;를 포함하는 분광 반사율 측정방법을 제공한다.It provides a spectral reflectance measuring method comprising a; reflectance calculation step of calculating the reflectance of the measurement specimen using the amount of light detected in the first detection step and the second detection step.

여기서, 상기 반사율 계산단계는, 상기 제2 검출단계에서 상기 개폐기를 통해 상기 제1 분리광을 차단한 채로 상기 측정시편의 반사광량을 측정하는 단계, 상기 측정시편의 반사광량을 이용하여 상기 제1 검출단계에서 검출된 광량 중 상기 표준시편의 반사광량을 계산하는 단계, 및 상기 표준시편의 기지된 광학특성과 상기 표준시편의 반사광량을 이용하여 상기 광원으로부터 상기 측정시편으로 입사되는 측정시편의 입사광량을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.The reflectance calculation step may include measuring the reflected light amount of the test piece while blocking the first split light through the switch in the second detection step, using the reflected light amount of the test piece. Calculating the reflected light amount of the standard specimen among the detected amount of light, and the incident of the measurement specimen incident from the light source to the measurement specimen using the known optical characteristics of the standard specimen and the reflected light amount of the standard specimen; Calculating the amount of light.

또한, 상기 반사율 계산단계는, 상기 제2 검출단계에서 상기 개폐기를 통해 상기 제2 분리광을 차단한 채로 상기 표준시편의 반사광량을 측정하는 단계, 상기 표준시편의 반사광량을 이용하여 상기 제1 검출단계에서 검출된 광량 중 상기 측정시편의 반사광량을 계산하는 단계, 상기 표준시편의 기지된 광학특성과 상기 표준시편의 반사광량을 이용하여 상기 광원으로부터 상기 측정시편으로 입사되는 측정시편의 입사광량을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.The reflectance calculation step may include measuring the reflected light amount of the standard specimen while blocking the second split light through the switch in the second detection step, using the reflected light amount of the standard specimen. Calculating the reflected light amount of the measurement specimen of the light amount detected in the detection step, the incident light amount of the measurement specimen incident from the light source to the measurement specimen using the known optical characteristics of the standard specimen and the reflected light amount of the standard specimen It may include the step of calculating.

또한, 본 발명은 상기 두 번째 과제를 달성하기 위하여,In addition, the present invention to achieve the second object,

광원으로부터 조사된 광을 광분리기를 통해 기지(旣知)된 광학특성을 가진 표준시편으로 향하는 제1 분리광과 측정시편으로 향하는 제2 분리광으로 분리시키는 광분리단계;An optical separation step of separating the light irradiated from the light source into a first separation light directed to a standard specimen having a known optical characteristic and a second separation light directed to the measurement specimen through a light separator;

상기 제1 분리광을 개폐기를 이용하여 차단한 채로 상기 측정시편에서 반사된 광을 검출기를 통해 검출하는 제1 검출단계;A first detection step of detecting the light reflected from the test piece through a detector while blocking the first split light by using a switch;

상기 제2 분리광을 개폐기를 이용하여 차단한 채로 상기 표준시편에서 반사된 광을 검출기를 통해 검출하는 제2 검출단계; 및A second detection step of detecting the light reflected from the standard specimen through a detector while blocking the second separation light by using a switch; And

상기 제1 검출단계 및 상기 제2 검출단계에서 검출된 광량을 이용하여 상기 측정시편의 반사율을 계산하는 반사율 계산단계;를 포함하는 분광 반사율 측정방법을 제공한다.It provides a spectral reflectance measuring method comprising a; reflectance calculation step of calculating the reflectance of the measurement specimen using the amount of light detected in the first detection step and the second detection step.

여기서, 상기 반사율 계산단계는, 상기 제2 검출단계에서 검출된 상기 표준시편의 반사광량과 상기 표준시편의 기지된 광학특성을 이용하여 상기 광원으로부터 상기 측정시편으로 입사되는 측정시편의 입사광량을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.The reflectance calculation step may include calculating the incident light amount of the measurement specimen incident from the light source to the measurement specimen using the reflected light amount of the standard specimen and the known optical characteristics of the standard specimen detected in the second detection step. It may include the step.

본 발명에 따른 분광 반사 측정기를 이용하면, 개폐기를 이용하여 분리된 광을 선택적으로 차단함으로써 광원으로부터의 입사 광량을 보다 손쉽게 측정할 수 있으며, 입사 광량을 시편의 이동없이 신속하게 측정함으로써 입사 광량의 측정과 반사 광량의 측정 사이의 시간 간격을 최소화하여 두 측정 시간 사이에 발생할 수 있는 광원의 밝기 변화에 의한 오차를 줄일 수 있다.By using the spectroscopic reflectometer according to the present invention, it is possible to more easily measure the amount of incident light from the light source by selectively blocking the separated light using the switch, and by measuring the incident light amount quickly without moving the specimen, By minimizing the time interval between the measurement and the measurement of the amount of reflected light, it is possible to reduce the error caused by the change in the brightness of the light source that can occur between the two measurement times.

이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred examples. However, these examples are intended to illustrate the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited thereby.

도 2는 본 발명에 따른 분광 반사 측정기의 구성도이며, 도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 분광 반사 측정기의 개폐기 작동 상태를 나타낸 구성도이며, 도 6은 본 발명에 따른 분광 반사 측정기를 이용하여 분광 반사율을 계산하는 단계를 나타낸 순서도이다.2 is a block diagram of a spectroscopic reflectometer according to the present invention, Figures 3 to 5 is a block diagram showing the operating state of the switchgear of the spectroscopic reflectometer according to the present invention, Figure 6 uses a spectroscopic reflectometer according to the present invention To calculate the spectral reflectance.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 분광 반사 측정기(100)는, 입사되는 광을 서로 다른 광 경로로 분리시키는 광분리기(20), 광분리기에 의해 분리된 제1 분리광과 제2 분리광 중 적어도 하나의 분리광의 진행을 차단하는 개폐기(30), 및 제1 분리광이 진행하는 광 경로상에 배치된 표준시편으로부터 반사된 광과 상기 제2 분리광이 진행하는 광 경로상에 배치된 측정시편으로부터 반사된 광을 분광하여 분광된 광의 세기와 파장을 검출하는 검출기(40)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the spectroscopic reflectometer 100 according to an exemplary embodiment of the present invention may include an optical separator 20 for separating incident light into different optical paths, and a first separation light separated by the optical separator. Switch 30 for blocking the progress of at least one of the separation light of the second separation light, and the light reflected from the standard specimen disposed on the optical path through which the first separation light and the optical path of the second separation light And a detector 40 for spectroscopy the light reflected from the measurement specimen disposed thereon to detect the intensity and wavelength of the spectroscopic light.

상기 분광 반사 측정기(100)에 사용되는 광원(10)은, 사용하고자 하는 분광 범위에 따라 할로겐 램프, 제논 램프(Xe arc lamp), 중수소 램프(deuterium lamp) 등을 포함한 다양한 소스의 램프가 사용될 수 있다.As the light source 10 used in the spectroscopic reflectometer 100, lamps of various sources including halogen lamps, Xe arc lamps, deuterium lamps, etc. may be used according to the spectral range to be used. have.

광원(10)으로부터 입사된 광을 스펙트럼 특성을 변화시키지 않고 단지 휘도만을 줄이기 위하여 회색 필터(Neutral Density Filter)(11)가 마련될 수 있다. 분광 반사 측정기는 회색 필터(11)를 통과한 광을 집중시키기 위한 집광렌즈(12)를 구비할 수 있으며, 집광렌즈(12)를 통과한 광은 그 광을 평행광으로 만들어 주기 위한 콜리메이터(13)(collimator)를 구비할 수 있다.In order to reduce the luminance of the light incident from the light source 10 without changing the spectral characteristics, a gray density filter 11 may be provided. The spectroscopic reflectometer may include a condenser lens 12 for concentrating light passing through the gray filter 11, and the light passing through the condenser lens 12 may be a collimator 13 for making the light into parallel light. (collimator) may be provided.

광분리기(20)는 콜리메이터(13)를 통과한 광을 반사시키거나 투과시켜 광분리기로 입사되는 광을 2개의 방향으로 분리시킨다. 광분리기(20)에 의해 분리된 광은 제1 분리광(21) 및 제2 분리광(22)으로 분리된다. 광분리기의 반사율과 투과율 의 비율은 특별히 한정되지 않으나, 반사율과 투과율이 1:1인 것을 이용할 수 있다.The optical separator 20 reflects or transmits the light passing through the collimator 13 to separate the light incident to the optical separator in two directions. The light separated by the optical separator 20 is separated into the first separation light 21 and the second separation light 22. The ratio between the reflectance and the transmittance of the optical separator is not particularly limited, but a reflectance and transmittance of 1: 1 may be used.

광분리기(20)는 입사되는 광의 방향에 관계없이 작동될 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 광분리 프리즘을 이용할 수도 있고, 반투과성 광분리판을 이용할 수도 있다. The optical separator 20 may operate regardless of the direction of incident light, and may use an optical separation prism as shown in FIG. 2, or may use a semi-transmissive optical separation plate.

개폐기(shutter)(30)는 광의 진행을 차단하는데 사용하는 장치로써 물리적인 방법에 의해 작동될 수 있다.The switch 30 is a device used to block the propagation of light and may be operated by a physical method.

본 발명에 따른 개폐기(30)는 표준시편(60)으로 향하는 제1 분리광(21)을 차단하는데 사용되는 제1 개폐기(30a) 및 측정시편(50)으로 향하는 제2 분리광(22)을 차단하는데 사용되는 제2 개폐기(30b)를 포함할 수 있다. 또한, 개폐기(30)는 상술한 제1 개폐기(30a) 및 제2 개폐기(30b) 중 어느 하나만 구비될 수 있다.The switch 30 according to the present invention uses the first switch 30a used to block the first split light 21 directed to the standard specimen 60 and the second split light 22 directed to the measurement specimen 50. It may include a second switch 30b used to block. In addition, the switch 30 may be provided with only any one of the first switch 30a and the second switch 30b described above.

표준시편(60)은 그 광학특성(예를 들면, 반사율 또는 굴절률 등)이 이미 알려진 시편(예를 들면, 실리콘 웨이퍼)이 될 수 있다.The standard specimen 60 may be a specimen (eg, a silicon wafer) whose optical properties (eg, reflectance or refractive index, etc.) are known.

측정시편(50)은 분광 반사 측정기(100)를 이용하여 광학특성을 측정하는 대상이 되는 시편으로서, 시편장착대(51)에 놓여질 수 있다. 이 시편장착대(51)는 기울기 및 높낮이 조절이 가능하며, 2차원적인 광학 특성을 측정하기 위해 평면 방향으로 이동이 가능하게 제작될 수 있다.The measurement specimen 50 may be placed on the specimen mounting plate 51 as a specimen to be measured for the optical characteristics using the spectroscopic reflectometer 100. The specimen mounting frame 51 is capable of adjusting the inclination and height, and can be manufactured to be movable in the plane direction to measure the two-dimensional optical characteristics.

검출기(40)는 측정시편(50) 및 표준시편(60)으로부터 반사되는 광을 동시에 수광할 수 있는 위치에 놓여지며, 도 2에 도시된 바와 같이 측정시편이 광원과 일직선 상에 위치한 경우 광분리기(20)를 사이에 두고 표준시편과 대향하는 위치에 배치되거나, 표준시편이 광원과 일직선상에 위치한 경우에는 광분리기(20)를 사이에 두고 측정시편과 대향하는 위치에 배치될 수 있다.The detector 40 is placed at a position capable of receiving light reflected from the measurement specimen 50 and the standard specimen 60 at the same time, and as shown in FIG. 2, the optical separator when the measurement specimen is positioned in line with the light source. The standard specimen may be disposed at a position opposite to the standard specimen with the (20) interposed therebetween, or when the standard specimen is located in line with the light source, the optical specimen may be disposed at the position opposite the measurement specimen with the optical separator 20 therebetween.

검출기(40)는 입사되는 광을 분광하여 분광된 광의 광량과 파장을 고속으로 측정하기 위한 것으로 CCD(Charged Coupled Device) 검출기 또는 PDA(Photo Diode Array) 검출기가 사용될 수 있다.The detector 40 is for spectroscopy the incident light to measure the light quantity and wavelength of the spectroscopic light at high speed, and a Charged Coupled Device (CCD) detector or a Photo Diode Array (PDA) detector may be used.

분광 반사 측정기(100)의 구체적인 실시예를 도 3 내지 도 5를 참조로 설명하면 다음과 같다.A specific embodiment of the spectroscopic reflectometer 100 will be described with reference to FIGS. 3 to 5 as follows.

측정시편(50)이 시편장착대(51) 위에 정렬이 된 상태에서 광원(10)에서 조사된 광은 광분리기(20)에서 표준시편(60)으로 향하는 제1 분리광(21)과 측정시편(50)으로 향하는 제2 분리광(22)으로 분리가 된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 분광 반사 측정기(100)는 상기 분리광들을 선택적으로 통과 또는 차단시킴으로써 측정 시편의 분광 반사율을 보다 용이하게 측정할 수 있다.The light irradiated from the light source 10 while the measurement specimen 50 is aligned on the specimen mounting plate 51 is the first separation light 21 and the measurement specimen directed from the optical separator 20 to the standard specimen 60. It is separated by the second separation light 22 directed to 50. The spectroscopic reflectometer 100 according to an embodiment of the present invention can more easily measure the spectroscopic reflectance of the measurement specimen by selectively passing or blocking the split light beams.

도 3은 제1 분리광(21)의 진행을 차단하는 제1 개폐기(30a)만을 구비한 분광 반사 측정기의 구성도를 나타낸다.FIG. 3 shows a configuration diagram of a spectroscopic reflectometer having only a first switch 30a for blocking the progress of the first split light 21.

도 3(a)에 도시된 바와 같이 제1 개폐기(30a)가 개방된 상태에서, 제1 분리광(21)은 표준시편(60)에서 반사되어 광분리기(20)를 역방향으로 다시 통과한 뒤 검출기(30)에 그 광량 및 파장이 검출되고, 제2 분리광(22) 역시 측정시편(50)에서 반사되어 광분리기(20)를 거쳐 검출기(40)에 그 광량 및 파장이 검출된다. 한편, 도 3(b)에 도시된 바와 같이 제1 개폐기(30a)가 폐쇄된 상태에서는 제2 분리광(22) 만이 측정시편(50)에서 반사되어 검출기(40)에 그 광량 및 파장이 검출된다. 이와 같이, 도 3(a) 및 도 3(b)의 상태에서 각각 검출기를 통해 광량 및 파장을 검출하면, 측정시편(50)의 분광 반사율을 손쉽게 계산할 수 있으며, 입사 광량의 측정과 반사 광량의 측정 사이의 시간 간격을 최소화하여 두 측정 시간 사이에 발생할 수 있는 광원의 밝기 변화에 의한 오차를 줄일 수 있다. 구체적인 분광 반사율의 계산 과정은 후술하기로 한다.As shown in FIG. 3A, in the state in which the first switch 30a is opened, the first split light 21 is reflected from the standard specimen 60 and passes back through the optical splitter 20 in the reverse direction. The light amount and wavelength are detected by the detector 30, and the second split light 22 is also reflected by the measurement specimen 50, and then the light amount and wavelength are detected by the detector 40 through the optical separator 20. Meanwhile, as shown in FIG. 3B, in the state where the first switch 30a is closed, only the second split light 22 is reflected from the measurement specimen 50 so that the light amount and wavelength are detected by the detector 40. do. As described above, when the light amount and the wavelength are detected through the detector in the states of FIGS. 3 (a) and 3 (b), the spectral reflectance of the measurement specimen 50 can be easily calculated, and the measurement of the incident light amount and By minimizing the time interval between measurements, errors caused by changes in the brightness of the light source that can occur between two measurement times can be reduced. A detailed calculation process of the spectral reflectance will be described later.

도 4는 제2 분리광(22)의 진행을 차단하는 제2 개폐기(30b)만을 구비한 분광 반사 측정기의 구성도를 나타낸다.FIG. 4 shows a configuration diagram of a spectroscopic reflectometer having only a second switch 30b for blocking the progress of the second split light 22.

도 4(a)에 도시된 바와 같이, 제2 개폐기(30b)가 개방된 상태에서는 측정시편(50) 및 표준시편(60)에서 반사되는 광의 광량 및 파장이 검출기(40)를 통해 검출된다. 한편, 도 4(b)에 도시된 바와 같이 제2 개폐기(30b)가 폐쇄된 상태에서는 검출기(40)에는 제1 분리광(21) 만이 표준시편(60)에서 반사되어 검출기에 그 광량 및 파장이 검출된다.As shown in FIG. 4A, when the second switch 30b is opened, the light amount and the wavelength of the light reflected from the measurement specimen 50 and the standard specimen 60 are detected through the detector 40. Meanwhile, as shown in FIG. 4B, in the state in which the second switch 30b is closed, only the first split light 21 is reflected from the standard specimen 60 to the detector 40 so that the amount and wavelength of the light is reflected on the detector. Is detected.

도 5는 제1 분리광(21) 및 제2 분리광(22)을 각각 차단하는 제1 개폐기(30a) 및 제2 개폐기(30b)가 구비된 분광 반사 측정기의 구성도를 나타낸다.FIG. 5 shows a block diagram of a spectroscopic reflectometer having a first switch 30a and a second switch 30b which respectively block the first split light 21 and the second split light 22.

도 5(a)에 도시된 바와 같이, 제1 개폐기(30a)를 폐쇄시켜 제1 분리광(21)을 차단한 채로, 제2 개폐기(30b)를 개방하여 측정시편(50)에서 반사되는 광의 광량 및 파장을 검출기(40)로 검출한다. 또한, 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 제2 개폐기(30b)를 폐쇄시켜 제2 분리광(22)을 차단한 채로, 제1 개폐기(30a)를 개방하여 표준시편에서 반사되는 광의 광량 및 파장을 검출기(40)로 검출한다.As shown in FIG. 5 (a), while the first switch 30a is closed to block the first split light 21, the second switch 30b is opened to reflect the light reflected from the measurement specimen 50. The light amount and wavelength are detected by the detector 40. In addition, as shown in FIG. 5B, the light amount of light reflected from the standard specimen by opening the first switch 30a while closing the second switch 30b to block the second split light 22 is shown. And the wavelength is detected by the detector 40.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 분광 반사 측정기를 사용하여 분광 반사율을 측정하는 방법에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of measuring spectral reflectance using a spectroscopic reflectometer according to an embodiment of the present invention will be described.

도 6를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 분광 반사율 측정방법은 광분리단계(S10), 제1 검출단계(S20), 제2 검출단계(S30) 및 반사율 계산단계(S40)를 포함한다.Referring to FIG. 6, the spectroscopic reflectance measuring method according to an embodiment of the present invention includes a light separation step S10, a first detection step S20, a second detection step S30, and a reflectance calculation step S40. do.

광분리단계(S10)는 광원으로부터 조사된 광을 광분리기를 통해 기지된 광학특성을 가진 표준시편으로 향하는 제1 분리광과 측정시편으로 향하는 제2 분리광으로 분리시키는 단계이다.The light separation step S10 is a step of separating the light irradiated from the light source into a first separation light directed to a standard specimen having a known optical characteristic and a second separation light directed to the measurement specimen through a light separator.

본 발명의 일 실시예에 따른 분광 반사율 계산방법에서는 검출기에서 이루어지는 광의 검출이 개폐기의 동작 상태에 따라 2단계로 이루어지게 된다.In the spectroscopic reflectance calculation method according to an embodiment of the present invention, the detection of light from the detector is performed in two stages according to the operating state of the switch.

먼저, 도 3 및 도 4에서와 같이 1개의 개폐기가 구비된 경우, 제1 검출단계(S20)에서는 개폐기를 개방시킨 상태, 즉 제1 분리광 및 제2 분리광이 모두 표준시편 및 측정시편에 의해 각각 반사되어 검출기로 입사되는 광을 분광하고 그 분광된 광의 광량 및 파장을 측정한다. 한편, 도 5에서와 같이 2개의 개폐기가 구비된 경우, 제1 검출단계에서는 제1 개폐기를 폐쇄시켜 제1 분리광을 차단하고, 제2 분리광이 측정시편에 의해 반사되어 검출기로 입사되는 광을 분광하고 그 분광된 광의 광량 및 파장을 측정한다.First, when one switch is provided as shown in FIGS. 3 and 4, in the first detection step S20, the switch is opened, that is, both the first split light and the second split light are applied to the standard specimen and the measured specimen. And spectroscopy the light reflected on the detector and incident on the detector, and measure the light quantity and wavelength of the spectroscopic light. Meanwhile, when two switches are provided as shown in FIG. 5, in the first detection step, the first switch is closed to block the first split light, and the second split light is reflected by the measurement specimen and incident to the detector. And spectroscopically measure the amount and wavelength of the spectroscopic light.

제2 검출단계(S30)는 개폐기의 상태를 상술한 제1 검출단계에서와 상반된 상태로 변환시킨 후 검출기로 수광되는 광을 검출하는 단계이다.The second detection step S30 is a step of detecting light received by the detector after converting the state of the switch to a state opposite to that of the first detection step described above.

즉, 도 3과 같은 구성을 포함하는 분광 반사 측정기에서는 제1 분리광을 개 폐기로 차단한 채로 검출기로 수광되는 광을 검출하고, 도 4와 같은 구성을 포함하는 분광 반사 측정기에서는 제2 분리광을 개폐기로 차단한 채로 검출기로 수광되는 광을 검출하며, 도 5와 같은 구성을 포함하는 분광 반사 측정기에서는 제1 분리광을 차단하는 제1 개폐기는 개방 상태로 두고 제2 분리광을 차단하는 제2 개폐기를 폐쇄 상태로 두어 검출기로 수광되는 광을 검출한다.That is, in the spectroscopic reflectometer having the configuration as shown in FIG. 3, the light received by the detector is detected while the first split light is blocked by opening and closing. In the spectroscopic reflectometer having the configuration as shown in FIG. 4, the second split light is detected. Detects the light received by the detector while blocking the switch with the switch, and in the spectroscopic reflectometer including the configuration as shown in FIG. 5, the first switch that blocks the first split light is left open and blocks the second split light. 2 Place the switch in the closed state to detect the light received by the detector.

상술한 제1 검출단계 및 제2 검출단계는 반드시 그 단계의 선후가 유지되어야 하는 것은 아니며, 개폐기의 개방 또는 폐쇄 상태를 반전시켜 2번의 검출단계를 수행하기만 하면 된다.The above-described first detection step and second detection step do not necessarily have to be maintained before or after the step, and only need to perform two detection steps by reversing the open or closed state of the switch.

분광 반사율은 측정시편으로 입사되는 입사광량에 대한 측정시편의 반사광량의 비율이므로, 반사율 계산단계(S40)에서 분광 반사율은 다음과 같이 계산될 수 있다.Since the spectral reflectance is a ratio of the amount of reflected light of the measurement specimen to the amount of incident light incident on the measurement specimen, the spectral reflectance in the reflectance calculation step S40 may be calculated as follows.

도 3과 같은 구성을 포함하는 분광 반사 측정기의 경우, 상술한 제2 검출단계에 의해 측정시편의 반사광량이 측정되고, 측정된 측정시편의 반사광량을 이용하여 상술한 제1 검출단계에서 검출된 광량 중 표준시편의 반사광량을 계산할 수 있으며, 표준시편의 기지된 광학특성과 계산된 표준시편의 반사광량을 이용하여 측정시편으로 입사되는 측정시편의 입사광량을 구하여 분광 반사율을 측정할 수 있다.In the case of the spectroscopic reflectometer including the configuration as shown in FIG. 3, the reflected light amount of the measurement specimen is measured by the second detection step described above, and the amount of light detected in the above-described first detection step using the measured reflection light amount of the measured specimen. The reflected light amount of the standard specimen can be calculated, and the spectral reflectance can be measured by obtaining the incident light quantity of the measurement specimen incident on the measurement specimen using the known optical characteristics of the standard specimen and the calculated reflected light quantity of the standard specimen.

도 4와 같은 구성을 포함하는 분광 반사 측정기의 경우, 상술한 제2 검출단계에 의해 표준시편의 반사광량이 측정되고, 측정된 표준시편의 반사광량을 이용하여 상술한 제1 검출단계에서 검출된 광량 중 측정시편의 반사광량을 계산할 수 있으며, 표준시편의 기지된 광학특성과 측정된 표준시편의 반사광량을 이용하여 측정 시편으로 입사되는 측정시편의 입사광량을 구하여 분광 반사율을 측정할 수 있다.In the case of the spectroscopic reflectometer including the configuration as shown in FIG. 4, the reflected light amount of the standard specimen is measured by the second detection step described above, and the amount of light detected in the aforementioned first detection step by using the measured reflected light amount of the standard specimen. The amount of reflected light of the test specimen can be calculated, and the spectral reflectance can be measured by obtaining the incident light quantity of the test specimen incident on the test specimen using the known optical characteristics of the standard specimen and the reflected light quantity of the measured standard specimen.

도 5와 같은 구성을 포함하는 분광 반사 측정기의 경우, 상술한 제1 검출단계에서 측정시편의 반사광량이 측정되고, 상술한 제2 검출단계에서 측정된 표준시편의 반사광량과 표준시편의 기지된 광학특성을 이용하여 측정시편으로 입사되는 측정시편의 입사광량을 계산하여 분광 반사율을 측정할 수 있다.In the case of the spectroscopic reflectometer including the configuration as shown in FIG. 5, the reflected light amount of the measurement specimen is measured in the above-described first detection step, the reflected light amount of the standard specimen measured in the second detection step, and the known optical of the standard specimen. The spectral reflectance may be measured by calculating the amount of incident light of the measurement specimen incident on the measurement specimen using the characteristic.

본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

도 1은 종래의 분광 반사 측정기의 구성도이다.1 is a block diagram of a conventional spectral reflectometer.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분광 반사 측정기의 구성도이다.2 is a block diagram of a spectroscopic reflectometer according to an embodiment of the present invention.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분광 반사 측정기의 개폐기 작동 상태를 나타낸 구성도이다.3 to 5 is a configuration diagram showing the operating state of the switch of the spectroscopic reflectometer according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 분광 반사 측정기를 이용하여 분광 반사율을 계산하는 단계를 나타낸 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a step of calculating a spectral reflectance using a spectroscopic reflectometer according to an embodiment of the present invention.

Claims (12)

광원으로부터 조사되는 광을 서로 다른 광 경로로 분리시키는 광분리기;An optical separator for separating light emitted from the light source into different light paths; 상기 광분리기에 의해 분리된 제1 분리광과 제2 분리광 중 적어도 하나의 분리광의 진행을 차단하는 개폐기; 및A switch for blocking the progress of at least one split light among the first split light and the second split light separated by the optical splitter; And 상기 제1 분리광이 진행하는 광 경로상에 배치된 표준시편으로부터 반사된 광과, 상기 제2 분리광이 진행하는 광 경로상에 배치된 측정시편으로부터 반사된 광을 분광하여 분광된 광의 광량과 파장을 검출하는 검출기; 및The light reflected from the standard specimen disposed on the optical path through which the first split light travels, and the light reflected from the measurement specimen disposed on the optical path through which the second split light travels; A detector for detecting a wavelength; And 상기 검출기에서 검출된 광의 광량과 파장을 이용하여 상기 측정시편의 분광 반사율을 계산하는 계산기;를 포함하고,And a calculator for calculating the spectral reflectance of the measurement specimen by using the light amount and wavelength of the light detected by the detector. 상기 검출기는 상기 측정시편으로부터 반사되는 광 및 상기 표준시편으로부터 반사되는 광을 동시에 수광할 수 있는 위치에 배치되고,The detector is disposed at a position capable of simultaneously receiving light reflected from the measurement specimen and light reflected from the standard specimen, 상기 계산기는, 상기 개폐기의 개방 및 폐쇄 시에 상기 검출기에서 검출된 반사광량을 이용하여 상기 표준시편의 반사광량 및 상기 측정시편의 반사광량을 계산하고 상기 계산된 표준시편의 반사광량과 상기 표준시편의 기지된 광학특성을 이용하여 상기 광원으로부터 상기 측정시편으로 입사되는 측정시편의 입사광량을 계산하여 상기 측정시편의 입사광량에 대한 반사광량의 비율인 분광 반사율을 계산하는 것을 특징으로 하는 분광 반사 측정기.The calculator calculates the reflected light amount of the standard specimen and the reflected light amount of the measurement specimen by using the reflected light amount detected by the detector when the switch is opened and closed, and calculates the calculated reflected light quantity of the standard specimen and the standard specimen. A spectroscopic reflectometer which calculates the spectral reflectance which is the ratio of the reflected light amount to the incident light amount of the measuring specimen by calculating the incident light quantity of the measuring specimen incident from the light source to the measuring specimen using the known optical characteristic of . 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 개폐기는 상기 제1 분리광 및 상기 제2 분리광의 진행을 각각 차단하는 제1 개폐기 및 제2 개폐기를 포함하는 것을 특징으로 하는 분광 반사 측정기.The switch includes a first switch and a second switch for blocking the progress of the first split light and the second split light, respectively, characterized in that the spectroscopic reflectometer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 개폐기는 상기 표준시편으로 입사되는 상기 제1 분리광의 진행을 차단하는 것을 특징으로 하는 분광 반사 측정기.The switch is a spectroscopic reflectometer, characterized in that for blocking the progress of the first split light incident on the standard specimen. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 개폐기는 상기 측정시편으로 입사되는 상기 제2 분리광의 진행을 차단 하는 것을 특징으로 하는 분광 반사 측정기.The switch is a spectroscopic reflectometer, characterized in that for blocking the progress of the second split light incident to the measurement specimen. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 표준시편은 기지(旣知)된 광학특성을 가진 시편인 것을 특징으로 하는 분광 반사 측정기.The standard specimen is a spectroscopic reflectometer, characterized in that the specimen having a known optical characteristics. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광분리기는, 입사되는 광을 반사시키거나 투과시키는 것을 특징으로 하는 분광 반사 측정기.The optical splitter, the spectroscopic reflectometer, characterized in that for reflecting or transmitting the incident light. 삭제delete 측정시편의 분광 반사율을 측정하는 분광 반사율 측정방법으로서,A spectral reflectance measuring method for measuring the spectral reflectance of a measurement specimen, 광원으로부터 조사된 광을 분광기를 통해 기지(旣知)된 광학특성을 가진 표준시편으로 향하는 제1 분리광과 측정시편으로 향하는 제2 분리광으로 분리시키는 광분리단계;An optical separation step of separating the light irradiated from the light source into a first separation light directed to a standard specimen having a known optical characteristic through a spectrometer and a second separation light directed to the measurement specimen; 상기 표준시편 및 상기 측정시편에서 반사된 광을 검출기를 통해 검출하는 제1 검출단계;A first detection step of detecting light reflected from the standard specimen and the measurement specimen through a detector; 상기 제1 분리광 및 상기 제2 분리광 중 어느 하나를 개폐기를 이용하여 차단한 채로 상기 검출기로 입사되는 광을 검출하는 제2 검출단계; 및A second detection step of detecting light incident on the detector while blocking any one of the first and second separation lights using a switch; And 상기 제1 검출단계 및 상기 제2 검출단계에서 검출된 광량을 이용하여 상기 측정시편의 반사율을 계산하는 반사율 계산단계;를 포함하고,And a reflectance calculation step of calculating a reflectance of the measurement specimen by using the amount of light detected in the first detection step and the second detection step. 상기 반사율 계산단계는, 상기 제1 검출단계에서 검출된 반사광량 및 상기 제2 검출단계에서 검출된 반사광량을 이용하여 상기 표준시편의 반사광량 및 상기 측정시편의 반사광량을 계산하고, 상기 계산된 표준시편의 반사광량과 상기 표준시편의 기지된 광학특성을 이용하여 상기 광원으로부터 상기 측정시편으로 입사되는 측정시편의 입사광량을 계산한 후, 상기 측정시편의 입사광량에 대한 반사광량의 비율을 계산하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 분광 반사율 측정방법.In the reflectance calculation step, the reflected light amount of the standard specimen and the reflected light amount of the measurement specimen are calculated using the reflected light amount detected in the first detection step and the reflected light amount detected in the second detection step. After calculating the incident light amount of the measurement specimen incident from the light source to the measurement specimen using the reflected light amount of the standard specimen and the known optical characteristics of the standard specimen, the ratio of the reflected light quantity to the incident light quantity of the measurement specimen is calculated. Spectral reflectance measuring method, characterized in that made. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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