KR200146370Y1 - 반사광의 반사도 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 반사광의 반사도 측정장치에 관한 것으로, 광원으로부터 나온 넓은 영역의 파장대를 가진 다색광으로 부터 광으로 뽑아 내기 위한 조명계를 구비하고, 상기 조명계로부터 나온 단색광을 시료의 표면상에 입사되는 광과 반사도 측정을 위한 참조광으로 분산시키는 빔 스플리리터 및 상기 각각의 광들을 수렴하여 서로 대조함에 의해 박막이 입혀진 시료의 기판 상부로부터 방사되어 나온 반사광의 반사도를 정확하게 측정할 수 있도록 함으로써, 종래의 측정장치에 있어서의 넓은 범위의 파장대의 광을 사용함에 따른 광의 반사도 측정이 불명확한 문제점을 해결할 수 있으며, 또한 측정이 불가능한 원자외선의 경우에 있어서도 반사도 측정이 가능하도록 한다.

Description

반사광의 반사도 측정장치

제1도는 본고안에 따른 반사광의 반사도 측정장치의 구성을 도시한 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 광원(Light source) 3,19 : 반사경

4 : 콜리메이터(collimator) 5 : 셔터(Shutter)

7,9 : 필터(Filter) 11 : 빔 스플리터(Beam splitter)

13 : 프로젝터(Projector) 17 : 시료

15 : 애퍼처 콘트롤러(Aperture controller)

21 : 감지기(Detector)

본 고안은 반사광의 반사도(Reflectivity) 측정장치에 관한 것으로, 특히 소정기판 상부에 얇은 두께로 입혀진 박막내에서 입사된 광이 박막하부의 기판 상부 표면에서 반사되어 나오고, 상기 반사되어 나온 반사광과 입사광간의 간섭으로 박막내에서 형성되는 파형인 스탠딩 웨이브효과(Standing wave effect)를 예측할 수 있도록 광 경로상에 반사도 측정부재들을 구비한 반사광의 반사도 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 기판 상부에 얇은 박막이 입혀진 경우, 상기 박막의 표면으로 입사되는 광은 박막을 통과한 후, 박막의 하부에 위치한 기판으로 부터 다시 반사되어 나오고, 이와 동시에 기판상부에서 입사되는 빛이 서로 상호 간섭을 일으키게 되고 이는 박막 내부에서 일정한 패턴의 파형을 이루게 한다.

특히 얇은 박막이 입혀진 기판의 표면으로 레이져와 같은 단색의 광이 기판 표면에 입사했을때 기판으로부터 반사되어 나오는 빛의 반사도는 박막의 두께와 박막의 굴절율, 그리고 입사된 단색광의 파장에 따라 달라지게 된다.

따라서 상기 박막 내부에서 입사광과 반사광간의 간섭으로 인해 생성되는 소정형상의 파형 예컨데, 스탠딩 웨이브가 형성되고, 상기 스탠딩 웨이브로 인해 박막을 현상하는 공정을 거치게 되는 경우, 박막내에 형성된 상기 스탠딩 웨이브의 영향으로 패터닝(patterning)이 비정상적으로 이뤄지게 되고, 결국 현상후에는 스컴(scum)이나 테일(tail)등과 같은 형태의 불량이 발생된다.

상기와 같은 스탠딩 웨이브 효과를 정확하게 예측하기 위해서는 입사되는 광의 기판으로 부터 다시 반사되어 나오는 반사도를 정확히 측정할 필요가 있다.

따라서 입사광의 반사도를 측정하기 위한 종래의 반사도 측정장치는 대게 가시광 영역에서 파장이 넓은 영역(Broad band)을 입사광으로 사용하게 되고, 상기 파장이 넓은 다색광의 광을 입사광으로 하여 반사광의 반사도를 측정하게 되면, 그 측정치의 결과는 충분한 정도의 정확성을 갖지 못하는 문제점이 있다.

또한 기존의 반사도 측정장비는 넓은 영역(Broad band)의 빛이 입사하여 반사도를 측정함으로 레이져와 같은 단색광의 빛이 박막이 입혀진 표면상에 입사하여 발생하는 스탠딩 웨이브 효과를 정확히 파악할 수 없게되는 문제점이 있으며, 아울러 원자외선의 경우는 광을 한곳으로 모으는(focusing)렌즈를 사용하게 되는데, 이 경우 렌즈 사용에 따른 렌즈물질의 원자외선 투과도 문제와 색수차(Chromatic aberation)때문에 사용상 반사도를 측정하기가 어려운 실정이다.

따라서 본 고안은 상기의 문제점을 해결하기 위해 입사되는 광으로부터 단색광을 뽑아내기 위한 조명계를 구비하고, 또한 상기 조명계로 부터 나온 광을 검색하고자 하는 시료의 표면상에 주사되는 하나의 광과 반사도 측정의 비교수단이 되는 다른 하나의 참조광으로 분산시키는 빔스플리터와, 상기 시료에 주사되어 반사되어 나온 반사광과 상기 참조광을 각각 수렴하여 대조함에 의해 반사도를 측정하는 감지기를 구비하여 얇은 박막이 입혀진 기판 표면에 입사되는 광에 의해 박막내에서 일어나는 스탠딩 웨이브 효과를 정확하게 예측할 수 있는 반사광의 반사도 측정장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 의하면, 광원과, 상기 광원으로부터 나온 넓은 파장대의 다색광을 단일한 파장을 가진 단색광으로 바꾸기 위해 광 경로상에 설치된 콜리메이터 시스템과, 상기 콜리메이트 시스템을 통과한 광을 시료의 표면으로 입사되는 광과 반사도 측정을 위한 참조광의 두개의 광으로 분산시키는 빔 스플리터와, 상기 빔 스플리터로부터 분리되어 시료의 표면으로 입사되는 광을 실제 공정시와 동일한 조건의 환경하에서 입사되게 하는 프로젝터와, 상기 시료의 표면에 입사된 후 하부기판으로부터 반사되어 나온 반사광과 상기 빔 스플리트를 거친 다른 하나의 참조광을 수렴하여 대조함에 의해 반사광의 반사도를 측정해내는 감지기를 구비함을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 광의 반사도 측정장치의 적합한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

제1도는 본 고안에 따른 빛의 반사도 측정장치의 구성을 도시한 개략도이다.

상기 제1도를 참조하면, 본 고안에 따른 장치의 조명계에 있어서는 광원(1)으로부터 나온 광이 단색광이 되도록 그 내부에 콜리메이팅 시스템(Colimating system)을 구성하고 있다. 즉, 반사경(3)을 통해 광원(1)으로부터 나온 광은 콜리메이터(4)에 도달하게 되고, 상기 콜리메이터(4)를 통해 평행한 방향으로 나온 단일한 파장의 단색광을 다시 두개의 광으로 분산하는 빔 스플리터(11)에 도달하게 된다.

상기 단색광을 뽑아내는 콜리메이터(4)와 함께 상기 콜리메이트(4)의 후방에 간섭필터(9)를 설치한다.

한편, 상기 본 고안의 장치에서 광원(1)으로는 원자외선용 아크램프와, 가시광용 할로겐 램프를 사용하고, 이들 램프에서 나오는 여러색의 광 중에서 단색을 뽑아서 사용하기 위해서 콜리메이트 시스템을 구성한다.

또한, 반사광의 반사도를 직접적으로 측정하는 감지기(21)의 감지영역에 맞는 광세기로 광이 입사되도록 조정하기 위해 상기 콜리메이트(4)와 간섭필터(7)의 사이에는 뉴트럴 덴시티 필터(Neutral density filter)(7)와 셔터(5)를 삽입 설치한다.

콜리메이트(4)를 통과한 광 즉, 평행한 방향으로 진행하는 광은 빔 스플리터(11)를 통해 하나는 광의 반사도 측정을 위한 참조빔(23)으로 통과하고, 다른 하나의 광은 반사도를 측정하고자 하는 시료(17)의 표면에 입사하는 광(25)으로 분산된다.

이때, 상기 측정대상인 시료(17)에 입사하는 광이 노광장비인 스테퍼(stepper)나 스캐너(scanner)등의 투영렌즈(projection lens)에서 시료(17)에 입사되는 경우와 유사하게 하기 위해 본 고안에서는 프로젝터(projector)(13)을 형성한다.

즉, 검색할 시료(17)의 상부 표면근처에서는 실제 노광장비인 스테퍼등에서 광을 받아들이는 애퍼처의 형태와 유사한 형태의 애퍼처를 구비하도록 하고, 동시에 이를 보다 정확히 수행하기 위해서 프로젝터(13)의 애퍼처 상부에 애퍼처 콘트롤러(15)를 설치하였다.

이때, 상기 프로젝터(13)의 투영렌즈(미도시됨)로는 반사식 현미경의 대물렌즈(원자외선용)와 굴절식 현미경의 대물렌즈(기사광선용)를 사용한다.

상기 빔 스플리터(11)를 통해 시료(17)의 표면으로 입사한 광(25)이 다시 반사되어 되돌아 오는 광(27)을 감지기(21)가 감지하고, 이와 동시에 상기 빔 스플리티(11)를 통해 들어온 참조광(23)과의 대조를 통해 감지기(21)에서 광의 반사도를 측정할 수 있게 된다.

이때, 상기 본 고안에서 사용되는 단색광으로는 그 파장이 193㎚, 248㎚, 365㎚인 광을 사용할 수 있으며, 그 외 상황에 따라 적절한 파장대의 광을 선택하여 사용할 수 있다.

따라서 본 고안에 따른 반사광의 반사도 측정장치를 통해서 광원(1)으로부터 나오는 빛을 콜리메이터(4)와 간섭필터(7,9)등으로 구성되는 조명시스템을 통해 단색광으로 뽑아내고, 상기 조명 시스템을 통과한 광이 빔 스플리터(11)에서 두개의 광 즉, 감지기(21)로 들어가는 하나의 참조광(23)과, 시료(17)의 표면으로 입사하는 입사광(25)으로 분산시키고, 상기 입사광(25)이 시료(17)의 기판으로부터 다시 반사되어 나오는 반사광(27)과, 기 상기 감지기(21)내로 들어간 참조광(23)과의 대조를 통해 광의 반사도를 직접적이고 정확하게 측정할 수 있다.

이상 상술한 바와같이, 광원으로부터 나온 넓은 영역의 파장대를 가진 다색광으로 부터 단색의 광으로 뽑아내기 위한 조명계를 구비하고, 상기 조명계로 부터 나온 단색의 광을 시료의 표면상에 입사되는 광과, 반사도 측정을 위한 참조광으로 분산시키는 빔스플리터 및 상기 각각의 광들을 수렴하여 서로 대조함에 의해 시료의 기판상부에 반사되어 나오는 광의 반사도를 정확하게 측정하는 감지기를 구비한 본 고안의 반사도 측정장치는 종래의 측정장치에 있어서의 넓은 범위의 파장대의 광을 사용함에 따른 광의 반사도 측정이 불명확한 문제점을 해결할 수 있으며, 또한 원자외선의 경우 그 취급상 반사도 측정이 거의 불가능하였으나 본 고안의 장치로서, 그 측정이 가능하게 되었다.

Claims (8)

1. 광원과, 상기 광원으로부터 나온 넓은 파장대의 다색광을 단일한 파장을 가진 단색광으로 바꾸기 위해 광 경로상에 설치된 콜리메이터 시스템과, 상기 콜리메이트 시스템을 통과한 광을 시료의 표면으로 입사되는 광과 산사도 측정을 위한 참조광의 두개의 광으로 분산시키는 빔 스플리터와, 상기 빔 스플리터로부터 분리되어 시료의 표면으로 입사되는 광을 실제 공정시와 동일한 조건의 환경하에서 입사되게 하는 프로젝터와, 상기 시료의 표면에 입사된 후 하부기판으로부터 반사되어 나온 반사광과 상기 빔 스플리트를 거친 다른 하나의 참조광을 각각 수렴하여 대조함에 의해 반사광의 반사도를 측정해내는 감지기를 구비하는 것을 특징으로 하는 반사광의 반사도 측정장치.
2. 제1항에 있어서 상기 광원은 원자외선용으로 아크램프, 가시광용으로 할로겐 램프를 사용하는 것을 특징으로 하는 반사광의 반사도 측정장치.
3. 제1항에 있어서 상기 콜리메이터 시스템은 광원에서 나온 광으로부터 단색의 광을 추출하는 콜리메이트와, 상기 콜리메이트의 후방에 설치된 간섭필터로 구성되는 것을 특징으로 하는 반사광의 반사도 측정장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 콜리메이트와 간섭필터 사이에 뉴트럴 덴시티 필터 및 셔터가 설치된 것을 특징으로 하는 반사광의 반사도 측정장치.
5. 제1항에 있어서 상기 프로젝터에 구비된 애퍼처 스톱 위치에 애퍼처를 조정하는 애퍼처 콘트롤러가 구비된 것을 특징으로 하는 반사광의 반사도 측정장치.
6. 제1항에 있어서 상기 프로젝터의 대물렌즈는 원자외선 광인 경우 반사식 대물렌즈로 하고, 가시광선인 경우는 굴절식 대물렌즈를 사용하는 것을 특징으로 하는 반사광의 반사도 측정장치.
7. 제1항에 있어서 상기 감지기는 입사되는 광이 원자외선인 경우와, 가시광인 경우에 따라 별도의 구분된 감지기인 것을 특징으로 하는 반사광의 반사도 측정장치.
8. 제1항에 있어서 상기 단색광의 파장은 193㎚, 258㎚, 365㎚ 중 임의의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반사광의 반사도 측정장치.