KR102029824B1 - Multi channel optical profiler based on ellipsometry - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 타원계측기 기반의 다채널 광 계측기에 대한 것이다.The present invention relates to an ellipsometer-based multichannel optical meter.
최근 반도체, 디스플레이, 태양광, 초소형 센서 등의 소형화 및 고성능화에 따라 다양한 형태의 다층 박막 구조물의 중요성이 증대되고 있다. 이러한 다층 박막 구조물의 성능을 향상시키기 위해 다양한 두께 및 패턴에 대한 연구가 진행되고 있으며, 더욱 복잡한 구조의 다층 박막 구조물이 연구되고 있다.Recently, with the miniaturization and high performance of semiconductors, displays, sunlight, and micro sensors, the importance of various types of multilayer thin film structures is increasing. In order to improve the performance of the multilayer thin film structure, researches on various thicknesses and patterns are being conducted, and multilayer thin film structures of more complicated structures are being studied.
이에 따라, 안정적인 다층 박막 구조물을 제조하기 위하여, 박막 구조물을 분석, 측정, 검사하기 위한 기술이 많은 주목을 받고 있다. 하지만, 산업계에서는 보다 정밀하고 실시간으로 여러 측정 영역들을 검사할 수 있는 박막 구조물 분석 기술이 요구되고 있으나, 현재까지 개발된 측정 기술은 이러한 산업적 수요에 크게 미치지 못하고 있는 실정이다.Accordingly, in order to manufacture a stable multilayer thin film structure, a technique for analyzing, measuring, and inspecting a thin film structure has attracted much attention. However, in the industry, a thin film structure analysis technology capable of inspecting various measurement areas in more precise and real time is required, but the measurement technology developed so far does not meet this industrial demand.
한편, 타원계측기는 빛의 편광 특성 변화를 확인하여 빛의 파장에 따른 물질의 굴절률 및 박막의 두께를 측정하는 장치이다. 타원계측기에 의하면 특히, 얇은 박막, 다층 구조를 갖는 박막에 대해서도 그 구조를 분석할 수 있다. 타원계측기 중 분광타원계측기는 넓은 파장대역의 광원과 분광기를 포함하여, 편광 상태에 대한 정보 및 파장에 대한 정보까지 해석하여 보다 정밀하게 박막의 구조를 분석할 수 있는 장치이다.On the other hand, the ellipsometer is a device for measuring the refractive index of the material and the thickness of the thin film according to the wavelength of the light by checking the change in polarization characteristics of the light. According to the ellipsometer, the structure can be analyzed especially for a thin film and a thin film having a multilayer structure. Of the ellipsometer, the spectroscopic ellipsometer is a device that can analyze the structure of the thin film more accurately by analyzing the information on the polarization state and the wavelength information, including a light source and a spectroscope of a wide wavelength band.
종래의 타원계측기 및 분광타원계측기는 빛의 위상 지연 정도를 변화시키기 위한 위상지연기 또는 위상변조장치를 포함한다. 그리고, 위상지연기를 회전시키거나, 위상변조장치를 조절하면서, 위상 지연 정도를 변화시킨다. Conventional ellipsometers and spectroscopic ellipsometers include a phase delay device or a phase modulator for changing the degree of phase delay of light. Then, the phase delay degree is changed while rotating the phase delay unit or adjusting the phase modulator.
그러나, 이러한 종래의 타원계측기에 의하면 위상지연기를 회전 또는 위상변조장치를 조절하면서 위상 지연 정도를 변화시켜야 하기 때문에, 오랜 측정 시간이 요구되는 문제점이 있다.However, this conventional ellipsometer has a problem that a long measurement time is required because the phase delay must be changed while the phase delay device is rotated or the phase modulator is adjusted.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 창출된 것으로, 타원계측기 기반의 다채널 광 계측기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a multi-channel optical meter based on an ellipsometer.
구체적으로, 본 발명은 위상지연기 또는 위상변조장치가 아니라, 공간 위상 지연 소자(SPR)을 포함함으로써, 복수의 위상 지연 정보들을 포함하는 광이 한번에 생성될 수 있도록 하여, 측정 시간을 획기적으로 단축시킨 타원계측기 기반의 다채널 광 계측기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Specifically, the present invention includes a spatial phase delay element (SPR), not a phase delay device or a phase modulator, so that light including a plurality of phase delay information can be generated at one time, thereby significantly reducing measurement time. It is an object of the present invention to provide a multi-channel optical measuring instrument based on an ellipsometer.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects that are not mentioned will be clearly understood from the following description.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 광계측기는, 복수의 프로브들을 포함하는 광 계측기로써, 상기 복수의 프로브들 각각은, 반사 거울; 표면에 상기 반사 거울에서 출력된 광이 입사되는 시료대; 및 상기 반사 거울과 이격되어 마련된 광 입력부를 포함한다.An optical meter according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, an optical instrument including a plurality of probes, each of the plurality of probes, a reflection mirror; A sample stage into which light output from the reflective mirror is incident on a surface; And a light input unit spaced apart from the reflection mirror.
실시예에서, 상기 시료대의 표면으로 입사되는 상기 반사 거울에서 출력된 광은, 상기 광 입력부에서 출력된 광이, 상기 반사 거울의 반사면에서 반사된 광이다.In an embodiment, the light output from the reflecting mirror incident on the surface of the sample stage is light reflected from the reflecting surface of the reflecting mirror.
실시예에서, 상기 복수의 프로브들 각각은, 상기 시료대에서 출력된 광이 진행하는 경로 상에 마련되어, 입사된 상기 시료대에서 출력된 광으로부터 복수의 위상 지연 정보들을 포함하는 광을 생성하여 출력하는 공간 위상 지연 소자(SPR)를 더 포함한다.In an embodiment, each of the plurality of probes is provided on a path through which the light output from the sample stage travels, and generates and outputs light including a plurality of phase delay information from the light output from the incident sample stage. It further comprises a spatial phase delay element (SPR).
실시예에서, 상기 공간 위상 지연 소자는, 일 방향을 따라 위상 지연 값이 변화한다.In an embodiment, the phase delay value of the spatial phase delay element is changed in one direction.
실시예에서, 상기 공간 위상 지연 소자는, 일 방향을 따라 구획된 복수의 단위 구간들을 포함하며, 각 단위 구간은 일정한 위상 지연 값을 가지되, 각 단위 구간은 이웃하는 단위 구간의 위상 지연 값과는 상이한 위상 지연 값을 갖는다.In example embodiments, the spatial phase delay device may include a plurality of unit sections partitioned in one direction, and each unit section may have a constant phase delay value, and each unit section may include a phase delay value of a neighboring unit section. Have different phase delay values.
실시예에서, 상기 복수의 프로브들 각각은, 상기 반사 거울 및 상기 광 입력부가 수용되는 프로브 본체부를 더 포함한다.In example embodiments, each of the plurality of probes may further include a probe main body configured to receive the reflective mirror and the light input unit.
실시예에서, 상기 프로브 본체부의 내면의 일측에는 상기 광 입력부가 마련되고 상기 프로브 본체부의 내면의 타측에는 상기 반사 거울이 마련된다.In one embodiment, the light input unit is provided on one side of the inner surface of the probe body and the reflective mirror is provided on the other side of the inner surface of the probe body.
실시예에서, 상기 광 계측기는, 광원; 및 복수의 광 입력 광섬유들로써, 각 일단이 상기 복수의 광 입력부들 각각과 연결되어, 상기 광원에서 생성된 광을 상기 광 입력부로 전달하는 상기 복수의 광 입력 광섬유들을 더 포함한다.In an embodiment, the optical meter comprises: a light source; And a plurality of light input optical fibers, each end of which is connected to each of the plurality of light input units, the plurality of light input optical fibers transferring light generated by the light source to the light input unit.
실시예에서, 상기 복수의 프로브들 각각은, 상기 시료대에서 출력된 광이 입사되는 광 출력부를 더 포함한다.In an embodiment, each of the plurality of probes further includes a light output unit to which light output from the sample stage is incident.
실시예에서, 상기 광 계측기는, 상기 복수의 광 출력부들에서 출력된 광들을 순차적으로 검출하는 검출부; 상기 검출부에서 검출된 광으로부터 피측정물의 이미지를 생성하는 제어부; 및 복수의 광 출력 광섬유들로써, 각 일단이 상기 복수의 광 출력부들 각각과 연결되고, 각 타단이 이웃하는 타단과 일정 거리 이격되도록 나열되며, 상기 복수의 광 출력부들에서 출력된 광들을 순차적으로 상기 검출부로 전달하는 상기 복수의 광 출력 광섬유들을 더 포함한다.In an embodiment, the optical meter may include: a detector configured to sequentially detect lights output from the plurality of light output units; A controller configured to generate an image of an object to be measured from the light detected by the detector; And a plurality of light output optical fibers, one end of which is connected to each of the plurality of light output parts, and the other end of which is spaced apart from a neighboring other end by a predetermined distance, and sequentially outputs the light output from the plurality of light output parts. The optical output device further comprises a plurality of light output optical fibers to the detection unit.
실시예에서, 상기 검출부는, 상기 복수의 광 출력부들에서 출력된 광들이 순차적으로 입력되는 분광기로써, 상기 분광기로 입력된 광을 분광시키는 상기 분광기; 상기 분광기에서 출력된 광을 검출하는 검출 센서; 및 표면 상에 상기 분광기 및 상기 검출 센서가 마련되어, 상기 제어부의 제어에 따라 일정 방향으로 이동 가능한 이동부재를 포함한다.In an embodiment, the detector may further include: a spectrometer configured to spectroscopically input light into the spectroscope as a spectrometer sequentially receiving light output from the plurality of light output units; A detection sensor detecting light output from the spectroscope; And a moving member provided on the surface of the spectroscope and the detection sensor and movable in a predetermined direction under the control of the controller.
실시예에서, 상기 제어부는, 상기 복수의 광 출력부들에서 출력된 광들이 순차적으로 상기 분광기로 입력되도록, 상기 이동부재를 제어하여 상기 이동부재를 일정 방향으로 이동시킨다.In an embodiment, the controller controls the moving member to move the moving member in a predetermined direction so that the light output from the plurality of light output units is sequentially input to the spectrometer.
본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브는, 피측정물에서 반사되는 광을 검출하기 위한 프로브로써, 상기 프로브는, 반사 거울; 표면에 상기 피측정물이 놓이며, 상기 표면에 상기 반사 거울에서 출력된 광이 입사되는 시료대; 및 상기 반사 거울과 이격되어 마련된 광 입력부를 포함한다.A probe according to another embodiment of the present invention is a probe for detecting light reflected from an object to be measured, the probe comprising: a reflection mirror; A sample stage on which the object to be measured is placed on a surface, and the light output from the reflection mirror is incident on the surface; And a light input unit spaced apart from the reflection mirror.
실시예에서, 상기 시료대의 표면으로 입사되는 상기 반사 거울에서 출력된 광은, 상기 광 입력부에서 출력된 광이, 상기 반사 거울의 반사면에서 반사된 광이다.In an embodiment, the light output from the reflecting mirror incident on the surface of the sample stage is light reflected from the reflecting surface of the reflecting mirror.
상기한 목적들을 달성하기 위한 구체적인 사항들은 첨부된 도면들과 함께 상세하게 후술될 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.Specific details for achieving the above objects will be apparent with reference to the embodiments to be described below in detail with the accompanying drawings.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, "통상의 기술자")에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해서 제공되는 것이다.However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and the embodiments are provided so that the disclosure of the present invention is complete and the general knowledge in the technical field to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention (hereinafter, "the ordinary engineer").
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과들을 가진다.The present invention has the following excellent effects.
우선, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 계측기는 위상지연기 또는 위상변조장치가 아니라 공간 위상 지연 소자를 포함하여, 복수의 위상 지연 정보들을 포함하는 광이 한번에 생성될 수 있도록 하여, 측정 시간을 획기적으로 단축시킨 효과가 있다.First, the optical measuring device according to an embodiment of the present invention includes a spatial phase delay element, not a phase delay device or a phase modulator, so that light including a plurality of phase delay information can be generated at one time, thereby measuring measurement time. There is a significant shortening effect.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 계측기는, 복수의 프로브들을 포함하여, 복수의 피측정물들 또는 하나의 피측정물의 여러 부분들을 쉽게 촬영할 수 있도록 한 효과가 있다.In addition, the optical measuring device according to an embodiment of the present invention has an effect of easily photographing a plurality of objects or a plurality of parts of the object including a plurality of probes.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 계측기는, 일정 방향으로 이동 가능한 검출부를 포함함으로써, 시스템 전체가 이동할 필요 없이 최소한의 이동만으로도 복수의 피측정물들 또는 크기가 큰 피측정물을 쉽게 촬영할 수 있도록 한 효과가 있다.In addition, the optical measuring device according to an embodiment of the present invention includes a detector that is movable in a predetermined direction, so that the plurality of objects or large objects can be easily photographed with minimal movement without requiring the entire system to move. It has one effect.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 계측기는, 입사된 광을 반사하여 피측정물로 입사시키는 반사 거울을 포함함으로써, 광원과 검출부가 동측에 위치할 수 있도록 하여, 시스템 전체의 부피를 감소시킨 효과가 있다.In addition, the optical measuring device according to an embodiment of the present invention includes a reflecting mirror that reflects the incident light and enters the object to be measured, thereby allowing the light source and the detector to be located on the east side, thereby reducing the volume of the entire system. It is effective.
본 발명의 효과들은 상술된 효과들로 제한되지 않으며, 본 발명의 기술적 특징들에 의하여 기대되는 잠정적인 효과들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and the tentative effects expected by the technical features of the present invention will be clearly understood from the following description.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타원계측기 기반의 다채널 광 계측기를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 위상 지연 소자를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타원계측기 기반의 다채널 광 계측기의 측정 원리를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an ellipsometer-based multi-channel optical meter according to an embodiment of the present invention.
2 illustrates a probe according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a spatial phase delay device according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a measuring principle of an ellipsometer-based multichannel optical measuring instrument according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다. The present invention may be modified in various ways and may have various embodiments. Specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail.
청구범위에 개시된 발명의 다양한 특징들은 도면 및 상세한 설명을 고려하여 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 명세서에 개시된 장치, 방법, 제법 및 다양한 실시예들은 예시를 위해서 제공되는 것이다. 개시된 구조 및 기능 상의 특징들은 통상의 기술자로 하여금 다양한 실시예들을 구체적으로 실시할 수 있도록 하기 위한 것이고, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 개시된 용어 및 문장들은 개시된 발명의 다양한 특징들을 이해하기 쉽게 설명하기 위한 것이고, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.Various features of the invention disclosed in the claims may be better understood in view of the drawings and detailed description. The apparatus, methods, recipes, and various embodiments disclosed herein are provided for purposes of illustration. The disclosed structural and functional features are intended to enable those skilled in the art to specifically practice the various embodiments, and are not intended to limit the scope of the invention. The terms and phrases disclosed are intended to explain various features of the disclosed invention in an easy-to-understand manner, and are not intended to limit the scope of the invention.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 타원계측기 기반의 다채널 광 계측기에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail with respect to the multi-channel optical meter based on the ellipsometer according to the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타원계측기 기반의 다채널 광 계측기를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 위상 지연 소자를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타원계측기 기반의 다채널 광 계측기의 측정 원리를 도시한 도면이다.1 is a view showing an ellipsometer-based multi-channel optical meter according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view showing a probe according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a view of the present invention 4 is a diagram illustrating a spatial phase delay device according to an embodiment, and FIG. 4 is a diagram illustrating a measurement principle of an ellipsometer-based multichannel optical meter according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 광 계측기(1)는, 광원(10), 광 입력 광섬유(20), 프로브(30), 광 출력 광섬유(40), 검출부(50) 및 제어부(미도시)를 포함한다.1 to 4, the
광원(10)은 본 실시예에 따른 광 계측기(1)가 시료대(34)의 표면 상에 놓인 피측정물을 촬상하는데 필요한 광을 생성한다. 즉, 광원(10)은 피측정물에 입사될 광을 생성한다. 광원(10)에서 발생되는 광은 넓은 파장대역을 갖는 백색광이다.The
광원(10)에서 생성된 광은 광 입력 광섬유(20)를 통하여 프로브(30)로 전달된다. Light generated by the
광 입력 광섬유(20)는 복수 개가 마련된다. 하나의 광 입력 광섬유(20)는 복수의 프로브들(30) 중 하나의 프로브(30)와, 광원(10)을 연결한다. 보다 구체적으로, 각 광 입력 광섬유(20)는 일단이 후술할 프로브(30)의 광 입력부(31)와 연결되어, 광원(10)에서 생성된 광을 각 프로브(30)로 전달한다.The plurality of light input
프로브(30)는 복수 개가 마련된다. 각 프로브(30)는 광 입력부(31), 반사 거울(32), 편광기(33), 시료대(34), 공간 위상 지연 소자(35), 광 출력부(36) 및 프로브 본체부(37)를 포함한다. A plurality of
광 입력부(31), 반사 거울(32), 편광기(33), 공간 위상 지연 소자(35), 광 출력부(36)는 프로브 본체부(37) 내에 수용되며, 시료대(34)는 프로브 본체부(37)의 외부에 마련된다.The
광 입력부(31)는 프로브 본체부(37)의 내면의 일측에 마련된다. 광원(31)에서 생성된 광은 광 입력부(31)를 통하여 프로브 본체부(37)의 내부로 입력된다. 보다 구체적으로, 광원(10)에서 생성된 광은 광 입력 광섬유(20)를 거쳐 광 입력부(31)로 입력되며, 광 입력부(31)에서 출력된 광은, 프로브 본체부(37) 내부의 반사 거울(32)로 입사한다. The
반사 거울(32)은 광 입력부(31)와 이격되도록, 프로브 본체부(37)의 내면의 타측에 마련된다. 보다 구체적으로, 반사 거울(32)은, 프로브 본체부(37)의 내면의 타측에 마련되되, 광 입력부(31)에서 출력된 광을 반사하여 편광기(33)로 출력시킬 수 있는 위치에 마련된다. 광 입력부(31), 반사 거울(32) 및 편광기(33)는 이와 같이, 광 입력부(31)에서 출력된 광이 반사 거울(32)을 거쳐 편광기(33)로 입사될 수 있도록 하는, 상호 간의 위치 관계를 만족하도록 배치된다.The
반사 거울(32)은 광 입력부(31)에서 출력된 광을 반사하여 편광기(33)로 입사시킨다. 반사 거울(32)은 입사된 광을 반사하여 편광기(33)로 출력하는 반사면을 포함한다. The reflecting
편광기(33)는 반사 거울(32)에서 반사된 광을 편광으로 변화시킨다. 편광기(33)에서 편광되어 출력된 광은 시료대(34)로 입사한다. 시료대(34)로 입사되는 광의 입사각은 광 입력부(31)와 반사 거울(32)의 구체적인 위치 관계에 따라 달라진다. 시료대(34)의 표면 상에는 피측정물이 놓이며, 시료대(34)의 표면으로 입사된 광은 피측정물에서 반사된다. 피측정물에서 반사되어 시료대(34)에서 출력된 광은 공간 위상 지연 소자(35)로 입사한다. 한편, 각 프로브(30)에 포함된 시료대(34)는 복수 개일 수도 있고, 일체로 형성된 하나의 시료대(34)일 수도 있다. 따라서, 복수의 피측정물들이 촬영될 수 있고, 하나의 피측정물의 여러 부분들이 각각 촬영될 수도 있다.The
공간 위상 지연 소자(35)는 시료대(34)에서 출력된 광이 진행하는 경로 상에 마련된다. 그리고, 공간 위상 지연 소자(35)는 입사된 시료대(34)에서 출력된 광으로부터 복수의 위상 지연 정보들을 포함하는 광을 생성한다. 이하, 구체적으로 설명한다. The space
공간 위상 지연 소자(35)는 일 방향(수평 방향)을 따라 위상 지연 값이 변화하는 소자이다. 구체적으로, 공간 위상 지연 소자(35)는 일 방향으로 액정들이 일정 각도로 변화하며 배치되어 있어, 일 방향을 따라 굴절률이 변화되는 소자이다. 액정들이 일 방향을 따라 일정 각도로 변화하며 배치되어 있기 때문에, 공간 위상 지연 소자(35)의 굴절률 또한 일 방향을 따라 주기적으로 변화된다. 즉, 공간 위상 지연 소자(35)로 입사되어, 공간 위상 지연 소자(35)에서 출력되는 광에는 주기적인 굴절률의 변화에 따른 위상 지연이 발생하게 된다.The spatial
전술한 바와 같이, 공간 위상 지연 소자(35)는 일 방향으로 액정들이 일정 각도로 변화하며 배치되어 있기 때문에, 공간 위상 지연 소자(35)는 일 방향을 따라 구획되어 있는, 단위 길이를 갖는 복수의 단위 구간들을 포함하는 소자로 이해할 수 있다. 그리고, 각 단위 구간은, 특정 각도로 배치된 액정으로 구성되어 있기 때문에, 각 단위 구간은 일정한 위상 지연 값을 갖는다. 한편, 각 단위 구간의 위상 지연 값은, 이웃하는 단위 구간의 위상 지연 값과 상이하다. 이때, 각 단위 구간의 위상 지연 값과 이웃하는 단위 구간의 위상 지연 값의 차이는 특정되지 않으며, 이는 실시예에 따라 다르게 설정될 수 있다.As described above, the spatial
시료대(34)에서 출력되어 공간 위상 지연 소자(35)로 입사되는 광은, 보다 구체적으로는 공간 위상 지연 소자(35)에 포함된 복수의 단위 구간들로 입사된다. 즉, 시료대(34)에서 출력되어 공간 위상 지연 소자(35)로 입사되는 광은, 여러 단위 구간들로 입사되기 때문에, 다양한 값으로 위상 지연이 된다. 전술한 바와 같이, 각 단위 구간의 위상 지연 값은, 이웃하는 단위 구간의 위상 지연 값과 상이하기 때문에, 다양한 값으로 위상 지연이 되는 것이다. 결과적으로, 공간 위상 지연 소자(35)에서 출력되는 광은, 여러 가지 위상 지연 값들을 갖는, 즉, 복수의 위상 지연 정보들을 포함하는 광이 된다.The light output from the
전술한 바와 같이, 종래의 타원계측기는 광의 위상 지연 정도를 변화시키기 위하여 위상지연기 또는 위상변조장치를 사용하였기 때문에, 오랜 측정 시간이 요구되는 문제점을 수반한다.As described above, since the conventional ellipsometer uses a phase delay device or a phase modulator to change the phase delay degree of light, a long measurement time is accompanied.
반면, 본 실시예에 따른 광 계측기(1)는, 위상지연기 또는 위상변조장치가 아니라, 공간 위상 지연 소자(SPR)를 포함함으로써, 복수의 위상 지연 정보들을 포함하는 광이 한번에 생성될 수 있도록 하였다. 결과적으로, 본 실시예에 따른 광 계측기(1)에 의하면 종래의 타원계측기에 비하여 측정 시간이 획기적으로 단축될 수 있다.On the other hand, the
광 출력부(36)은, 검광기(A)를 포함하며, 광 입력부(31)가 마련된 프로브 본체부(37)의 내면의 일측에 마련되되, 광 입력부(31)의 하부에 마련된다. 공간 위상 지연 소자(35)에서 출력된 복수의 편광들은 광 출력부(36)에서 출력되어, 광 출력 광섬유(40)를 거쳐 검출부(50)로 입력된다. The
광 출력 광섬유(40)는 복수 개가 마련된다. 하나의 광 출력 광섬유(40)는 복수의 프로브들(30) 중 하나의 프로브(30)와, 검출부(50)를 연결한다. 보다 구체적으로, 각 광 출력 광섬유(40)는 일단이 전술한 프로브(30)의 광 출력부(36)와 연결되며, 타단은 검출부(50)의 주위에 마련되어, 광 출력부(36)에서 출력된 광을 검출부(50)로 전달한다.A plurality of light output
한편, 각 광 출력 광섬유(40)의 타단은, 이웃하는 광 출력 광섬유(40)의 타단과 일정 거리 이격되도록 나열된다. 각 타단이 서로 이격되는 이유는, 복수의 광 출력부(36)들에서 출력되는 광들이 서로 겹치지 않고 순차적으로 검출부(50)로 입력되도록 하기 위함이다. 각 타단 간의 이격 거리는, 후술할 이동부재(미도시)의 최소 이동 거리에 따라 결정된다. On the other hand, the other end of each light output
검출부(50)는, 전술한 바와 같이, 복수의 광 출력부(36)들에서 출력되는 광들을 순차적으로 검출한다. 검출부(50)는 분광기(51), 검출 센서(52) 및 이동부재(미도시)를 포함한다. As described above, the
분광기(Diffraction Grating)(51)는 입력된 광을 분광시킨다. 보다 구체적으로 설명한다.A
분광기(51)로 입사된 광은, 전술한 공간 위상 지연 소자(35)에 의하여 생성된, 복수의 위상 지연 정보들을 포함하는 광이다. 그리고, 전술한 바와 같이, 공간 위상 지연 소자(35)는 일 방향(수평 방향)을 따라 위상 지연 값이 변화하는 소자이기 때문에, 분광기(51) 입사된 광에 포함된 위상 지연 정보들 또한 일 방향(수평 방향)을 따라 달라지는 정보들이다.The light incident on the
그리고, 분광기(51)는 입력된 광을 수직 방향으로 분광시켜, 검출 센서(52)에서 각 파장 별로 광이 쉽게 검출될 수 있도록 한다. 즉, 분광기(51)는 수직축 방향으로 광의 파장에 대한 정보들을 분광시킴으로써, 검출 센서(52)에서 각 파장 별로 광이 쉽게 검출될 수 있도록 한다.In addition, the
검출 센서(52)는 분광기(51)에서 분광된 광을 검출하는 센서이다. 검출 센서(52)의 센싱값은 제어부로 입력된다.The
한편, 분광기(51)와 검출 센서(52)는 이동부재의 표면 상에 마련된다. 이동부재는 일정 방향으로 이동 가능하도록 마련된다. 이동부재가 이동하는 방향은, 전술한 복수의 광 출력 광섬유(40)들의 타단이 나열된 방향과 같은 방향이다. 이동부재는 제어부의 제어를 받아 일정 방향으로 이동하여, 복수의 광 출력 광섬유(40)들에서 출력된 광이 분광기(51)에 순차적으로 입사될 수 있도록 한다.On the other hand, the
제어부는, 검출 센서(52)의 센싱값으로부터 피측정물에 대한 이미지를 생성한다. 그리고, 제어부는, 전술한 바와 같이, 복수의 광 출력 광섬유(40)들에서 출력된 광이 순차적으로 분광기(51)로 입력될 수 있도록, 이동부재를 제어하여 이동부재를 일정 거리 만큼씩 일정 방향으로 이동하도록 한다. 이동부재가 이동하는 일정 거리, 즉 이동부재의 최소 이동 거리는 전술한 광 출력 광섬유(40)들의 각 타단 간의 이격 거리와 동일하다.The controller generates an image of the object to be measured from the sensing value of the
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 계측기(1)는, 일정 방향으로 이동 가능한 검출부(50)를 포함하여, 시스템 전체, 또는 시료대가 이동할 필요 없이 최소한의 이동만으로도 복수의 피측정물들 또는 크기가 큰 피측정물을 쉽게 촬영할 수 있도록 한 효과가 있다.As described above, the
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 통상의 기술자라면 본 발명의 본질적인 특성이 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능할 것이다.The above descriptions are merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예들에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Therefore, the embodiments disclosed herein are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to describe, and the scope of the present invention is not limited by these embodiments.
본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.The scope of protection of the present invention should be interpreted by the claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be understood as being included in the scope of the present invention.
1 : 광 계측기
10 : 광원 20 : 광 입력 광섬유
30 : 프로브 40 : 광 출력 광섬유
50 : 검출부1: optical measuring instrument
10: light source 20: light input optical fiber
30: probe 40: optical output optical fiber
50: detector
Claims (10)
상기 복수의 프로브들 각각은,
반사 거울;
표면에 상기 반사 거울에서 출력된 광이 입사되는 시료대;
상기 반사 거울과 이격되어 마련된 광 입력부; 및
상기 시료대에서 출력된 광이 진행하는 경로 상에 마련되어, 입사된 상기 시료대에서 출력된 광으로부터 복수의 위상 지연 정보들을 포함하는 광을 생성하여 출력하는 공간 위상 지연 소자(SPR)를 포함하되,
상기 시료대의 표면으로 입사되는 상기 반사 거울에서 출력된 광은, 상기 광 입력부에서 출력된 광이, 상기 반사 거울의 반사면에서 반사된 광이며,
상기 공간 위상 지연 소자는,
일 방향을 따라 구획된 복수의 단위 구간들을 포함하며, 각 단위 구간은 일정한 위상 지연 값을 가지되, 각 단위 구간은 이웃하는 단위 구간의 위상 지연 값과는 상이한 위상 지연 값을 갖는,
광 계측기.
An optical instrument comprising a plurality of probes,
Each of the plurality of probes,
Reflective mirror;
A sample stage into which light output from the reflective mirror is incident on a surface;
An optical input unit spaced apart from the reflective mirror; And
A spatial phase delay element (SPR) provided on a path through which the light output from the sample stage travels, and generating and outputting light including a plurality of phase retardation information from the light output from the incident sample stage,
The light output from the reflection mirror incident on the surface of the sample stage is light reflected from the reflection surface of the reflection mirror by the light output from the light input unit,
The spatial phase delay element,
Comprising a plurality of unit intervals partitioned along one direction, each unit section has a constant phase delay value, each unit section has a phase delay value different from the phase delay value of the neighboring unit section,
Optical instrument.
상기 복수의 프로브들 각각은,
상기 반사 거울 및 상기 광 입력부가 수용되는 프로브 본체부를 더 포함하며,
상기 프로브 본체부의 내면의 일측에는 상기 광 입력부가 마련되고 상기 프로브 본체부의 내면의 타측에는 상기 반사 거울이 마련된,
광 계측기.
The method of claim 1,
Each of the plurality of probes,
Further comprising a probe body for receiving the reflective mirror and the light input unit,
One side of the inner surface of the probe body portion is provided with the light input unit and the other side of the inner surface of the probe body portion is provided with the reflection mirror,
Optical instrument.
상기 광 계측기는,
광원; 및
복수의 광 입력 광섬유들로써, 각 일단이 상기 복수의 광 입력부들 각각과 연결되어, 상기 광원에서 생성된 광을 상기 광 입력부로 전달하는 상기 복수의 광 입력 광섬유들을 더 포함하는,
광 계측기.
The method of claim 1,
The optical measuring device,
Light source; And
A plurality of light input optical fibers, each end is further connected to each of the plurality of light input units, further comprising the plurality of light input optical fibers for transmitting the light generated in the light source to the light input unit,
Optical instrument.
상기 복수의 프로브들 각각은,
상기 시료대에서 출력된 광이 입사되는 광 출력부를 더 포함하고,
상기 광 계측기는,
상기 복수의 광 출력부들에서 출력된 광들을 순차적으로 검출하는 검출부;
상기 검출부에서 검출된 광으로부터 피측정물의 이미지를 생성하는 제어부; 및
복수의 광 출력 광섬유들로써, 각 일단이 상기 복수의 광 출력부들 각각과 연결되고, 각 타단이 이웃하는 타단과 일정 거리 이격되도록 나열되며, 상기 복수의 광 출력부들에서 출력된 광들을 순차적으로 상기 검출부로 전달하는 상기 복수의 광 출력 광섬유들을 더 포함하는,
광 계측기.
The method of claim 1,
Each of the plurality of probes,
Further comprising a light output unit to which the light output from the sample stage is incident,
The optical measuring device,
A detector for sequentially detecting lights output from the plurality of light output units;
A controller configured to generate an image of an object to be measured from the light detected by the detector; And
A plurality of optical output optical fibers, each end of which is connected to each of the plurality of optical outputs, the other end is arranged so as to be spaced apart from a neighboring other end by a predetermined distance, the light output from the plurality of optical outputs sequentially the detection unit Further comprising the plurality of light output optical fibers for transmitting to
Optical instrument.
상기 검출부는,
상기 복수의 광 출력부들에서 출력된 광들이 순차적으로 입력되는 분광기로써, 상기 분광기로 입력된 광을 분광시키는 상기 분광기;
상기 분광기에서 출력된 광을 검출하는 검출 센서; 및
표면 상에 상기 분광기 및 상기 검출 센서가 마련되어, 상기 제어부의 제어에 따라 일정 방향으로 이동 가능한 이동부재를 포함하는,
광 계측기.
The method of claim 7, wherein
The detection unit,
A spectroscope configured to sequentially input light output from the plurality of light output units, the spectroscope for spectroscopy of light input to the spectroscope;
A detection sensor detecting light output from the spectroscope; And
The spectroscope and the detection sensor is provided on the surface, comprising a moving member movable in a predetermined direction under the control of the controller,
Optical instrument.
상기 제어부는,
상기 복수의 광 출력부들에서 출력된 광들이 순차적으로 상기 분광기로 입력되도록, 상기 이동부재를 제어하여 상기 이동부재를 일정 방향으로 이동시키는,
광 계측기.
The method of claim 8,
The control unit,
To move the moving member in a predetermined direction by controlling the moving member so that the light output from the plurality of light output units are sequentially input to the spectrometer,
Optical instrument.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180042074A KR102029824B1 (en) | 2018-04-11 | 2018-04-11 | Multi channel optical profiler based on ellipsometry |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004504590A (en) * | 2000-07-17 | 2004-02-12 | ソシエテ・ドゥ・プロデュクシオン・エ・ドゥ・ルシェルシェ・アプリケ | Compact spectroscopic ellipsometer |
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2018
- 2018-04-11 KR KR1020180042074A patent/KR102029824B1/en active IP Right Grant
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