KR200393404Y1 - Multi-head Ellipsometer - Google Patents
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Abstract
본 고안은 시편이 지닌 광학적 특성을 측정하기 위한 타원해석기에 관한 것으로서, 본 고안의 목적은 타원해석기를 소형화시키고 헤드를 다수 개로 배열하여 시편을 측정하는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 타원해석기는 시편을 지지하는 시편 장착대와, 상기 시편 장착대에 수직으로 이격 설치되고 횡방향으로 연장 형성된 헤드 지지대와, 상기 헤드 지지대에 하나 이상의 종방향으로 배치된 복수개의 헤드가 배열된 타원해석기에 관한 것이다.The present invention relates to an elliptical analyzer for measuring the optical properties of the specimen, the purpose of the present invention is to reduce the size of the elliptical analyzer and to arrange the specimen in a plurality of heads. The elliptical analyzer according to the present invention for achieving the above object is a specimen mounting support for supporting the specimen, a head support which is installed vertically spaced in the specimen mounting and extending laterally, and at least one longitudinal direction in the head support It relates to an elliptical analyzer in which a plurality of heads are arranged.
Description
본 고안은 광학분석장비 중 타원해석기(ellipsometer)에 관한 것으로서, 더 상세하게는 대형시편의 여러지점을 동시에 측정하기 위한 매핑용 타원해석기에 관한 것이다. The present invention relates to an ellipsometer of optical analysis equipment, and more particularly, to an ellipsometer for mapping for measuring several points of a large specimen at the same time.
타원해석기술(ellipsometry)이란 특정 편광상태를 가지고 있는 광을 시편에 입사시킨 후, 그 반사된 광의 변화된 편광상태를 분석하여 시편이 지니고 있는 광학적 정보를 수집하는 기술이다. 이는 시편이 지닌 광학적 성질을 파악할 수 있을 뿐만 아니라, 시편이 박막인 경우, 시편의 두께도 추출할 수 있다. 상기의 기술을 이용하여 시편을 분석하는 장비를 타원해석기(ellipsometer)라 한다. 고정된 타원해석기 아래에 놓인 시편을 움직이며 측정하거나 또는 고정된 시편위를 비교적 작은 크기의 타원해석기를 움직이며 측정함으로써 시편의 위치에 따른 균질도를 측정하기 위한 매핑용 타원해석기로 사용이 가능하다.Ellipsometry is a technique of injecting light having a specific polarization state into a specimen and analyzing the changed polarization state of the reflected light to collect optical information possessed by the specimen. This can not only understand the optical properties of the specimen, but also extract the thickness of the specimen if the specimen is a thin film. Equipment for analyzing specimens using the above technique is called an ellipsometer. It can be used as an ellipsometer for mapping to measure the homogeneity according to the position of the specimen by moving the specimen under the fixed ellipsometer or measuring the fixed specimen position by moving the ellipsometer of relatively small size. .
이하 기존의 타원해석기에 관해 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, an existing elliptic analyzer will be described with reference to the drawings.
도 1a은 종래 기술에 따른 타원해석기의 사시도이다. 도 1a를 참조하면, 기존의 일반적인 타원해석기는 광원부(110), 편광 발생부(120), 측정하고자 하는 시편(130)이 놓인 시편 장착대(140), 시편 장착대(140)를 이동 시키기 위한 X축 아암(150)과 Y축 아암(155)으로 구성된 X-Y축 이동 스테이지(150/155), 편광 발생부(160), 광검출부(170), 광학대(180) 및 광학대 장착부(190)로 구성된다. Figure 1a is a perspective view of an elliptical analyzer according to the prior art. Referring to FIG. 1A, a conventional elliptic analyzer includes a light source unit 110, a polarization generator 120, a specimen mount 140 on which a specimen 130 to be measured, and a specimen mount 140 are moved. XY-axis moving stage 150/155 composed of X-axis arm 150 and Y-axis arm 155, polarization generating unit 160, light detecting unit 170, optical bench 180, and optical bench mounting unit 190 It consists of.
광학대(180)에는 두개의 아암이 부착되어 있으며 하나의 아암에 광원부(110)및 편광 발생부(120)가 설치되며 다른 아암에는 편광 분석부(160) 및 광검출부(170)가 설치된다.Two arms are attached to the optical bench 180, and the light source unit 110 and the polarization generator 120 are installed on one arm, and the polarization analyzer 160 and the light detector 170 are installed on the other arm.
즉, 종래 타원해석기의 광학대(180)에 설치된 광학부품들의 개략도인 도 1b를 참조하면, 광학대(180)에는 광원부(110)와 상기 광원부(110)에서 나온 광을 편광시켜 시편에 광을 입사하기 위한 편광 발생부(120)와, 시편에 반사되어 편광상태가 변한 편광을 수용하여 이를 특정한 방향으로 통과시키는 편광 분석부(160)와, 편광 분석부(160)를 통과한 광의 밝기를 검출하기 위해 광을 전기적 신호로 변화시키는 광검출부(170)가 장착되어 있다. 이때, 편광 발생부(120)와 편광 분석부(160)는 통상 보상기(161)와 편광기(162)로 구성되고 이들 각 부품을 측정전 캘리브레이션을 위한 위치 제어를 위해 이들 각 부품을 구동하는 (도시되지 않은)구동 모터가 각각 설치되어 있다.That is, referring to FIG. 1B, which is a schematic view of optical components installed in the optical bench 180 of the elliptical analyzer, the optical bench 180 polarizes light from the light source unit 110 and the light source unit 110 to light the specimen. The polarization generator 120 to be incident, the polarization analyzer 160 which receives the polarized light reflected by the specimen and changed in the polarization state and passes the light in a specific direction, detects the brightness of the light that has passed through the polarization analyzer 160. In order to change the light into an electrical signal, a light detector 170 is mounted. In this case, the polarization generator 120 and the polarization analyzer 160 are generally composed of a compensator 161 and a polarizer 162 and drive each of these components for position control for calibration before measurement. Drive motors are installed.
상기 장치를 살펴보면, 광원부(110)에서 나온 광이 편광 발생부(120)를 통해 편광상태를 갖는 광이 되어 시편으로 입사되면 상기 시편으로부터 반사되어 나온 편광을 편광 분석부(160)가 특정한 방향으로 편광된 광만 통과시킨다. 통과된 광은 파장별로 광검출부(170)에서 검출하고 검출된 신호를 컴퓨터 등으로 파형을 분석하여 시편이 가지고 있는 광학 정보가 분석된다.Looking at the device, when the light emitted from the light source unit 110 becomes a light having a polarization state through the polarization generating unit 120 and is incident on the specimen, the polarization analysis unit 160 reflects the polarization reflected from the specimen in a specific direction. Only polarized light is passed through. Passed light is detected by the light detector 170 for each wavelength, and the optical signal possessed by the specimen is analyzed by analyzing the waveform with a computer or the like.
한편, 종래의 시편의 광학적 특성을 측정하기 위한 타원해석기는 하나의 광학대(180)에 광원부(110)와 편광 발생부(120)와, 편광 분석부(160)와, 광검출부(170)가 하나씩만 장착된다. 따라서 시편의 전 면적의 광학적 특성을 측정할 경우는 상기 시편장착대를 이동하여 측정하고자 하는 시편상 위치의 광학적 특성을 측정한다. On the other hand, the elliptical analyzer for measuring the optical characteristics of the conventional specimen is a light source unit 110, the polarization generating unit 120, the polarization analyzer 160, the light detector 170 in one optical band 180 Only one is mounted. Therefore, when measuring the optical characteristics of the entire area of the specimen to measure the optical characteristics of the position on the specimen to be measured by moving the specimen mount.
이러한 경우 시편의 전면적의 광학적 특성을 매핑할 때 시편을 이동시키기 위해 X-Y축 이동 스테이지가 동작을 하여 시편을 이동시키므로, X-Y축 이동 스테이지가 동작하는데 걸리는 시간이 추가되어 전체적인 시편의 매핑 소요시간이 오래 걸릴뿐 아니라, 타원해석기의 크기가 대형화 되고, 상기 시편 장착대 이동장치를 구동하기 위해 대형의 모터가 필요하고, 타원해석기 전력 소모가 많아지게 된다. 또한 대형의 시편이 이동을 하므로 이동에 의해 상기 대형 시편이 파손될 우려가 있다.In this case, when mapping the optical properties of the entire surface of the specimen, the XY axis movement stage moves to move the specimen in order to move the specimen. Therefore, the time required for the movement of the XY axis movement stage is added, so that the entire mapping time of the specimen is longer. In addition to the swell, the size of the elliptical analyzer is increased, a large motor is required to drive the specimen mounting apparatus, and the elliptic analyzer power consumption is increased. In addition, since the large specimen moves, there is a fear that the large specimen is damaged by the movement.
종래의 타원해석기는 시편상의 한곳의 위치만 측정할 수 있기 때문에 시편상의 여러 위치를 측정하기 위해서는 시편의 이동이 필요하다. Since the conventional ellipsometer can measure only one position on the specimen, the movement of the specimen is necessary to measure several positions on the specimen.
도 1c를 참고로 설명을 하면, 한 변의 길이가 r인 정사각형 형상의 시편(130)의 전면적(r2)의 광학적 특성을 측정할 때 광경로초점(113)이 시편상의 한곳에만 맺어지기 때문에 시편의 각 꼭지점 부분을 측정하기 위해서는 시편의 각 모서리 부분이 광경로초점(113)에 위치해야 한다. 예를 들어 시편의 각 꼭지점 부분을 A, B, C, D라고 하면 각각의 꼭지점 부분을 측정하기 위해서는 각 꼭지점 부분이 광경로초점(113) 부분에 위치해야 한다. 따라서 상기 시편의 모든 면적(r2)의 광학적특성을 매핑하기 위해서, 시편 면적의 4배정도(4r2)에 해당하는 시편의 이동면적이 필요하다. 또한 도 1에 도시된 바와 같이 광학대 장착부(190)는 시편장착대(140)의 간섭을 피하기 위해서 시편장착대(140)의 이동범위 밖의 위치에서 시편장착대와 헤드 지지대를 연결해야 한다. 따라서 시편이 커지면 타원해석기도 전체적으로 대형화되는 문제가 있다.Referring to Figure 1c, when measuring the optical characteristics of the front surface (r 2 ) of the square-shaped specimen 130 of the length of one side r because the light path focus 113 is formed only in one place on the specimen In order to measure each vertex portion of each corner portion of the specimen should be located in the optical path focus (113). For example, if each vertex portion of the specimen is A, B, C, D, each vertex portion should be located at the optical path focus 113 to measure each vertex portion. Therefore, in order to map the optical characteristics of all areas (r 2 ) of the specimen, the moving area of the specimen corresponding to about four times (4r 2 ) of the specimen area is required. In addition, as shown in FIG. 1, the optical stand mounting unit 190 should connect the specimen mount and the head support at a position outside the moving range of the specimen mounting unit 140 to avoid the interference of the specimen mounting unit 140. Therefore, as the specimen grows, there is a problem in that the elliptical solver is enlarged as a whole.
이상을 정리하면 종래의 타원해석기는 헤드가 단일개로 구성되어 있기 때문에 시편의 전 면적의 광학적 특성을 측정하고자 할 때 시편을 이동가능한 시편장착대에 놓고 시편장착대를 이동 시키면서 시편의 광학적인 특성을 측정한다. 따라서 시편이 커지면 타원해석기 자체도 대형화된다. 또한, 헤드가 단일 개로 구성되어, 타원해석기에서 대면적의 시편을 측정할 경우 시편 장착대를 이동하는 시간과 시편의 광학적 특성을 측정하는 시간이 합산되므로 시편의 광학적 특성을 매핑하는데 시간이 오래 걸리게 된다. 또한, 상술한 종래 기술에서는 시편 자체가 움직이므로 시편의 움직임에 의해 시편이 파손될 위험이 있다.In summary, since the conventional elliptical analyzer consists of a single head, when measuring the optical characteristics of the entire area of the specimen, the specimen is placed on the movable specimen mount and the specimen mount is moved while the specimen mount is moved. Measure Therefore, the larger the specimen, the larger the ellipsometer itself. In addition, since the head consists of a single piece, when measuring a large area specimen in an ellipsometer, the time required to move the specimen mount and the optical characteristic of the specimen is added, so that it takes a long time to map the optical characteristics of the specimen. do. In addition, since the specimen itself moves in the above-described prior art, there is a risk that the specimen is damaged by the movement of the specimen.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 헤드를 다수개 배열하여, 시편상의 여러 측정 위치를 동시에 측정가능하여 시편의 광학적 특성을 매핑(mapping)시 소요시간을 줄이고, 타원해석기 자체를 소형화시키는, 다중 헤드식 타원해석기를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is proposed to solve the above problems, by arranging a plurality of heads, it is possible to measure several measurement positions on the specimen at the same time to reduce the time required for mapping the optical characteristics of the specimen (ellipse analyzer itself) It is an object of the present invention to provide a multi-head elliptical analyzer which can be miniaturized.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 의한 타원해석기는, 시편을 지지하는 시편 장착대와, 상기 시편 장착대에 수직으로 이격 설치되고 횡방향으로 연장 형성된 헤드 지지대와, 상기 헤드 지지대에 하나 이상의 종방향 열로 배열된 복수개의 헤드들과, 상기 복수개의 헤드들을 제어하는 헤드 제어부를 포함한다.The elliptical analyzer according to the present invention for achieving the above object is a specimen mounting support for supporting the specimen, a head support formed vertically spaced apart from the specimen mounting and extending laterally, and at least one species on the head support. It includes a plurality of heads arranged in a directional row, and a head control unit for controlling the plurality of heads.
상기 시편장착대는 각각이 횡방향으로 연장되고 서로 평행하게 배열된 복수개의 롤러를 포함하고, 상기 롤러의 회전에 의해 롤러상에 지지되는 시편이 종방향으로 이동하게 설치될 수 있다. 또한 상기 시편 장착대가 종방향으로 이동하게 설치될 수 있으며. 상기 시편 장착대는 고정되어 설치될 수 있다. The specimen mounting plate may include a plurality of rollers each extending in a lateral direction and arranged in parallel to each other, and the specimens supported on the rollers by the rotation of the rollers may be installed to move in the longitudinal direction. In addition, the specimen mount may be installed to move in the longitudinal direction. The specimen mount may be fixedly installed.
상기 헤드 지지대는 종방향으로 이동가능하게 설치될 수 있다. 또한 상기 헤드 지지대에는 복수개의 헤드 각각을 회전시키는 헤드 회전 유닛이 각각 복수개가 헤드와 결합하여 배열될 수 있다. 상기 헤드 지지대에는 복수개의 헤드가 서로 연동되어 회전하도록 설치되고, 상기 헤드를 동시에 회전시키는 헤드 회전 유닛을 더 포함할 수 있다.The head support may be installed to be movable in the longitudinal direction. In addition, a plurality of head rotating units for rotating each of the plurality of heads may be arranged in combination with the head. The head support may further include a head rotation unit installed to rotate the plurality of heads interlocked with each other and simultaneously rotating the head.
상기 헤드는 발광부와 수광부를 포함하고, 상기 발광부는 광원부와 편광발생부를 포함하고, 상기 수광부는 편광분석부와 광검출부를 포함하고, 상기 광원부, 편광발생부, 시편의 검사면, 편광분석부 및 광검출부로 연결되는 광 경로상에 적어도 하나의 광경로 변조 수단을 포함할 수 있다. 이때, 상기 광경로 변조 수단은 거울을 포함 할 수 있다. 또한 상기 광경로 변조 수단이 광원부와 편광발생부 사이와, 편광분석부와 광검출부 사이에 각각 하나씩 배치될 수 있다. 상기 광원부와 광검출부는 외부에 마련된 광원부 및 광검출 센서와 이에 연결된 광섬유를 포함할 수 있다. 상기 헤드는 상기 편광발생부와 편광분석부를 구동하여 광의 편광 특성을 변화시키기 위한 편광변조 장치를 포함할 수 있다. 상기 편광변조장치는 1개의 회전구동수단을 포함하며, 상기 회전구동수단에 의해 편광발생부 및 편광분석부가 서로 동일한 회전각을 가지도록 기구적으로 연동되어 회전 구동될 수 있다. 상기 광원부와 광검출부는 외부에 마련된 광원부 및 광 검출센서와 이에 연결된 광섬유를 포함할 수 있다. 상기 외부에 마련된 광원부 및 광 검출센서는 헤드 제어부에 포함될 수 있다.The head includes a light emitting unit and a light receiving unit, the light emitting unit includes a light source unit and a polarization generating unit, and the light receiving unit includes a polarization analyzer and a light detector, and the light source unit, the polarization generator, a test surface of a specimen, and a polarization analyzer And at least one optical path modulating means on the optical path connected to the photodetector. In this case, the optical path modulating means may include a mirror. In addition, the optical path modulating means may be disposed one each between the light source and the polarization generating unit, and between the polarization analyzer and the photodetector. The light source unit and the light detection unit may include an external light source unit and a light detection sensor and an optical fiber connected thereto. The head may include a polarization modulator for driving the polarization generator and the polarization analyzer to change polarization characteristics of light. The polarization modulator includes one rotation driving means, and the rotation driving means may be mechanically interlocked and driven so as to have the same rotation angle as each other. The light source unit and the light detector may include an external light source unit and an optical detection sensor and an optical fiber connected thereto. The light source unit and the light detection sensor provided at the outside may be included in the head control unit.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 대해 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described for the preferred embodiment of the present invention.
도 2은 본 고안에 따른 타원해석기의 사시도이다. 본 고안의 타원해석기는 시편을 놓을 수 있는 시편 장착대(140)와, 헤드 지지대(301)와, 수직연결축(200) 및 수평연결축(201)과, 복수개의 헤드(300)와, 헤드 제어부(145)를 포함한다.2 is a perspective view of an elliptical analyzer according to the present invention. The elliptical analyzer of the present invention has a specimen mounting table 140, a head support 301, a vertical connecting shaft 200 and a horizontal connecting shaft 201, a plurality of heads 300, the head to place the specimen The control unit 145 is included.
헤드 지지대(301)는 시편장착대(140)의 후면에 직립 설치된 수직연결축(200)과 상기 수직연결축(200)에 수직으로 연결되어 수평하게 연장 설치된 수평연결축(201)에 의해 상기 시편장착대(140)와 연결된다. 상기 헤드 지지대는 상기 수직연결축(200) 및 수평연결축(201)에 의해 시편 장착대의 수직 상방에 상기 시편 장착대(140)와 수평하게 위치할 수 있다. 헤드 지지대(301) 하부에는 헤드(300)가 설치된다. 상기 헤드(300)가 하나 이상의 열을 이루어 복수개로 배열되어 설치될 수 있다. 헤드 제어부(145)는 헤드(300)를 외부에서 제어하는 장치로서 헤드(300)의 외부에 설치될 수 있다. 수직연결축(200)은 시편(130)의 두께에 따라 상기 헤드 지지대(301)를 시편 장착대(140)에 대해 (Z축 방향인) 수직으로 이동이 가능하게 할 수 있다. 즉, 상기 수직연결축(200)에 대해 연결된 수평연결축(201)에 의해 헤드 지지대(301)가 수직으로 이동 가능하게 설치될 수 있다. The head support 301 is vertically connected to the vertical connecting shaft 200 and the vertical connecting shaft 200 installed vertically on the rear of the specimen mounting plate 140 by the horizontal connecting shaft 201 installed horizontally extending the specimen It is connected to the mounting table 140. The head support may be positioned horizontally with the specimen mounting unit 140 vertically above the specimen mounting unit by the vertical connecting shaft 200 and the horizontal connecting shaft 201. The head 300 is installed below the head support 301. The head 300 may be installed in a plurality of rows in one or more rows. The head controller 145 may be installed outside the head 300 as a device for controlling the head 300 from outside. The vertical connecting shaft 200 may enable the head support 301 to move vertically (in the Z-axis direction) with respect to the specimen mounting bracket 140 according to the thickness of the specimen 130. That is, the head support 301 may be vertically movable by the horizontal connection shaft 201 connected to the vertical connection shaft 200.
다음으로 본 고안에 따른 타원해석기의 헤드(300) 구조에 대하여 도 3를 참조하여 좀더 자세히 설명하면, 타원 해석기 헤드 지지대(301)에 부착된 헤드(300)의 내부에는 광을 조사하기 위한 광원부(110)와, 상기 광원부(110)로부터 나온 광의 세기를 증가시키는 집광렌즈(111)와, 상기 광을 일정한 각속도로 회전하면서 편광시켜 시편(130)에 광을 입사하기 위한 편광발생부(120)와, 상기 시편(130)에 반사되어 편광상태가 변한 편광을 수용하여 이를 특정한 방향으로 통과시키는 편광분석부(160)와, 편광분석부(160)를 통과한 광의 세기를 검출하기 위한 광검출부(170)와, 광경로를 변경할 수 있는 거울(112)과, 편광발생부(120) 및 편광분석부(160)를 제어하기 위한 내부제어기(303)가 마련될 수 있다. 상기 광원부(110)는 헤드(300) 내에 광원을 두어 광을 조사할 수 있고 광섬유(304)를 이용하여 헤드(300) 외부의 광원을 이용해 광을 조사하게 할 수도 있다. 상기 광원부(110)와 광검출부(170)를 포함하는 헤드(300)는 헤드(300) 외부의 헤드 제어부(305)에 의해 제어될 수 있다. Next, the head 300 of the elliptical analyzer according to the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 3. The light source unit for irradiating light is provided inside the head 300 attached to the elliptic analyzer head support 301. 110, a condenser lens 111 for increasing the intensity of light emitted from the light source unit 110, and a polarization generator 120 for injecting light into the specimen 130 by rotating and polarizing the light at a constant angular velocity. The polarization analyzer 160 receives the polarized light reflected by the specimen 130 and changes the polarization state, and passes the light in a specific direction. The light detector 170 detects the intensity of the light passing through the polarization analyzer 160. ), A mirror 112 capable of changing the optical path, and an internal controller 303 for controlling the polarization generator 120 and the polarization analyzer 160. The light source unit 110 may radiate light by placing a light source in the head 300, and may radiate light using a light source outside the head 300 using the optical fiber 304. The head 300 including the light source unit 110 and the light detector 170 may be controlled by the head controller 305 outside the head 300.
이러한 타원해석기의 광경로를 도 4를 참조하여 설명하면, 우선 헤드(300) 내부 또는 외부의 광원부로부터 광을 조사할수 있다. 상기 광은 광경로 변경 장치인 거울(112)을 통해 광경로가 바뀌어 편광 발생장치인 편광발생부(120)를 거쳐 편광된 후 시편(130)에 입사된다. 시편(130)에 입사된 편광된 광은 시편의 물리적 성질에 의해 편광상태가 변하게 되고 반사된다. 상기 반사된 광은 타원분석기의 편광분석부(160)를 통과한 후, 광경로 변경장치인 거울(112)에서 광경로가 변경되어 광의 밝기를 검출하기 위해 광을 전기적 신호로 변화시키는 광검출부(170)로 입사된다. 전기적 신호는 (도시되지 않은) 인터페이스의 아날로그-디지털 컨버터에 의해 수치화되고 컴퓨터에 입력되면 파형이 분석되어 시편의 광학적 특성을 알 수 있다. The optical path of the elliptic analyzer will be described with reference to FIG. 4. First, light may be irradiated from a light source unit inside or outside the head 300. The light is changed through the mirror 112, which is a light path changing device, polarized through the polarization generator 120, which is a polarization generating device, and then incident on the specimen 130. The polarized light incident on the specimen 130 is changed by the physical properties of the specimen and is reflected. After the reflected light passes through the polarization analyzer 160 of the elliptic analyzer, the light path is changed in the mirror 112, which is a light path changing device, to change the light into an electrical signal to detect the brightness of the light. 170). The electrical signal is quantified by an analog-to-digital converter at an interface (not shown) and input to a computer, where the waveform can be analyzed to reveal the optical properties of the specimen.
본 고안인 다중 헤드식 타원해석기에서는 상기 헤드(300)가 다수개로 배열되므로, 이를 소형 경량화하면, 에너지 소모가 적을 뿐 아니라 헤드를 보다 조밀 배열할 수 있어 시편의 광학적 특성을 매핑시에 보다 정밀하게 매핑할 수 있다. 타원분석기 헤드를 소형 경량화 하는 방법으로서, 광원부(110)에서 광섬유(304)를 이용한 외부광원부(도시하지 않았음)을 이용하거나 광다이오드나 파워가 낮은 소형 광램프를 사용할 수 있다. 대신 광 세기를 향상시키기 위하여 적절한 초점거리를 가진 집광렌즈(111)를 사용하여 광원부(110) 자체를 소형화할 수 있고 광원부(110)의 소모전력을 적게하여 전체적인 동력공급을 줄일 수 있다. 헤드(300)를 시편(130)에, 예를 들어 약 2mm까지 접근시키면 헤드(300)와 시편(130) 사이의 광경로가 짧아져 광원부(110)의 광출력을 감소시킬 수 있다. 헤드(300)와 시편(130) 사이의 거리를 예를 들어 2mm로 유지하기 위하여 상기 헤드(300)를 시편 장착대(140)에 대해 수직(Z축 방향)으로 이동이 가능하게 구성할 수 있다. 이와 같이 헤드(300)의 위치를 상하수직으로 조정함으로써, 시편이 시편장착대에 로딩/언로딩 될 때, 시편(130)이 헤드(300)과 간섭되지 않게 할 수 있다. 또한 광원부(110)와 광검출부(170)를 헤드 제어부(305)에 장착된 외부 광원부와, 외부 광검출 센서와, 이들과 헤드(300)를 연결하는 전선 및 광섬유(304)로 구성하면 헤드(300)를 좀 더 소형화 및 경량화시킬 수 있다. 또한, 광의 이동 경로 중에 편광발생부(120)의 입구 부분과 편광분석부(160) 출구 부분에는 광 경로를 변경시키는 거울(112)을 사용하여 광의 경로를 편광발생부(120) 방향 및 광검출부(170) 방향으로 가게 할 수 있다. 종래 기술에 비해 본 고안의 헤드에 거울(112)이 더 추가 되어 헤드(300)의 높이는 높아질 수 있으나, 폭은 오히려 좁아지는 구조로 배열되므로 헤드(300)가 시편(130) 위에서 움직이며 차지하는 이동 범위를 축소할 수 있다. 내부 제어기(303)은 편광발생부(120) 및 편광분석부(160)를 제어하는 역할을 할 수 있다. In the multi-head elliptic analyzer of the present invention, since the head 300 is arranged in plural numbers, when the weight and size of the head 300 are reduced, the energy consumption is reduced, and the heads can be arranged more densely, so that the optical characteristics of the specimen can be more precisely mapped. Can be mapped. As a method of miniaturizing and reducing the elliptic analyzer head, an external light source unit (not shown) using the optical fiber 304 in the light source unit 110 may be used, or a photodiode or a small light lamp having low power may be used. Instead, the light source unit 110 may be miniaturized by using the condenser lens 111 having an appropriate focal length to improve the light intensity, and the overall power supply may be reduced by reducing the power consumption of the light source unit 110. When the head 300 approaches the specimen 130, for example, about 2 mm, the optical path between the head 300 and the specimen 130 may be shortened to reduce the light output of the light source unit 110. In order to maintain the distance between the head 300 and the specimen 130, for example, 2mm, the head 300 may be configured to be movable perpendicular to the specimen mounting base 140 (Z-axis direction). . As such, by adjusting the position of the head 300 vertically and vertically, when the specimen is loaded / unloaded on the specimen mounting table, the specimen 130 may not be interfered with the head 300. In addition, when the light source unit 110 and the light detecting unit 170 are configured with an external light source unit mounted on the head control unit 305, an external light detection sensor, wires and optical fibers 304 connecting the head 300 with the head ( 300 can be made smaller and lighter. In addition, the path of the light is directed to the polarization generator 120 and the light detector using a mirror 112 that changes the optical path to the inlet portion of the polarization generator 120 and the exit portion of the polarization analyzer 160 during the movement path of the light. You can go to (170) direction. Compared to the prior art, the mirror 112 is added to the head of the present invention to increase the height of the head 300, but the width is arranged in a narrow structure so that the head 300 moves and occupies on the specimen 130 You can narrow the range. The internal controller 303 may serve to control the polarization generator 120 and the polarization analyzer 160.
다음으로 상기와 같이 구성된 타원해석기의 작동에 대해 설명하고자 한다. 사용자는 우선 시편 장착대(140)의 중앙부에 시편(130)을 놓고 헤드 지지대(301)를 수직으로 움직여 시편(130)과 각 헤드(300) 사이의 거리를 측정이 용이한 위치로 오도록 조정한다. 적당한 거리를 유지한 후 헤드(300)에서 광을 시편으로 조사하여 각 헤드(300)에서 입사된 광경로의 초점(113)을 시편(130) 상에 정확히 맞춘다음 상기 광경로 초점(113)이 맞도록 헤드 지지대(301)를 이동하여 상기 광경로 초점(113)을 맞춘다. Next will be described the operation of the elliptical analyzer configured as described above. The user first places the specimen 130 in the center of the specimen mount 140 and moves the head support 301 vertically to adjust the distance between the specimen 130 and each head 300 to an easy measurement position. . After maintaining the proper distance, the head 300 is irradiated with light on the specimens so that the focus 113 of the light paths incident from each head 300 is accurately adjusted on the specimen 130, and then the light path focus 113 is adjusted. Move the head support 301 to fit the light path focus 113.
상기 과정후 시편(130)에 편광을 입사하면 시편의 광학적 특성에 의해 편광 상태가 변하여 편광분석부(160)로 반사된다. 상기 반사되어 편광분석부(160)로 들어온 광은 편광분석부(160)에 의해 변화된 편광 상태가 측정되고 다시 광경로 변경 장치인 거울(112)을 통해 광검출부(170)로 들어간다. 상기 광은 광검출부(170)로 입사되기 전, 집광렌즈(111)에 의해 빛의 세기가 증가하여 광검출부(170)에서 전기적 신호로 변하게 된다. 상기 전기적 신호를 컴퓨터를 이용하여 분석하면 시편의 광학적 특성을 알 수 있다. 각각의 헤드에서 상기와 같은 과정이 일어나므로 종래의 기술과 달리 한번에 여러 위치에서 시편의 물리적 특성을 측정할 수 있어 시편을 이동시키는 횟수가 줄어든다. 따라서 시편의 광학적 특성을 측정하는 시간을 줄일 수 있어 전체적인 시편의 매핑 시간을 줄일 수 있다.When the polarized light is incident on the specimen 130 after the above process, the polarization state is changed by the optical characteristics of the specimen and reflected by the polarization analyzer 160. The reflected light entering the polarization analyzer 160 is measured by the polarization analyzer 160 and then enters the photodetector 170 through the mirror 112, which is a light path changing device. Before the light is incident on the light detector 170, the light intensity is increased by the condenser lens 111, and the light is converted into an electrical signal by the light detector 170. Analyzing the electrical signal using a computer may reveal the optical properties of the specimen. As the above process occurs in each head, unlike the prior art, the physical properties of the specimen can be measured at several locations at one time, thereby reducing the number of times the specimen is moved. Therefore, the time required to measure the optical properties of the specimen can be shortened, thereby reducing the overall mapping time of the specimen.
도 5는 본 고안의 다른 실시예로서 시편을 이동할 수 있는 이동 수단인 롤러(510)를 포함하는 시편이동부(500)를 두어 시편을 화살표 방향으로 이동시키며 시편의 광학적특성을 매핑할 수 있도록 구성할 수 있다. 이는 특히 시편의 제조공정중에 시편의 특성을 검사할때 유리하게 사용될 수 있다.Figure 5 is another embodiment of the present invention is configured to move the specimen in the direction of the arrow by placing the specimen moving part 500 including a roller 510 which is a movement means for moving the specimen and configured to map the optical characteristics of the specimen can do. This can be used advantageously when inspecting the properties of the specimen, particularly during the fabrication process of the specimen.
도 6은 본 고안의 또 다른 실시예로서 시편 장착대(140)를 Y축 방향으로 이동하도록 Y축 이동 스테이지(141)를 포함하여 구성하고 헤드(300)는 Y축에 직교하는 X축 방향을 따라 배열할 수 있다. 시편(130)을 상기 시편 장착대(140)에 장착하고 시편장착대를 Y축 이동 스테이지(141)를 이용하여 Y축으로 이동하면서 시편(130)의 광학적 특성을 측정할 수 있다. 6 is configured to include the Y-axis moving stage 141 to move the specimen mounting 140 in the Y-axis direction as another embodiment of the present invention and the head 300 is in the X-axis direction orthogonal to the Y-axis Can be arranged accordingly. The specimen 130 may be mounted on the specimen mount 140 and the specimen mount may be moved to the Y axis using the Y-axis moving stage 141 to measure the optical characteristics of the specimen 130.
도 7은 본 고안의 또 다른 실시예로서 헤드 지지대(301)를 Y축 방향으로 이동하도록 구성하고 헤드(300)는 Y축에 직교하는 X축을 따라 배열할 수 있다. 시편(130)을 상기 시편 장착대(140)에 장착하고 상기 헤드 지지대(301)를 Y축으로 이동하면서 시편의 광학적 특성을 측정할 수 있다. 7 is configured to move the head support 301 in the Y-axis direction as another embodiment of the present invention and the head 300 may be arranged along the X axis orthogonal to the Y axis. The specimen 130 may be mounted on the specimen mount 140 and the head support 301 may be moved on the Y axis to measure optical characteristics of the specimen.
도 8은 본 고안의 하나의 실시예로서 헤드(300)가 회전할 수 있도록 헤드 회전 유닛(302)을 추가하여 구성할 수 있다. 상기 회전 유닛(302)은 모터나 롤러를 포함한 구성으로 헤드(300)와 헤드 지지대(301) 사이에 위치하여 헤드(300)를 회전시키는 역할을 한다. 각각의 헤드(300)들은 개별로 회전할 수 있고, 상기 회전 유닛(302)이 연동하여 동시에 회전할 수 있다. 상기와 같은 회전 유닛(302)을 이용하여 헤드(300)를 회전시킬수 있기 때문에 시편(130)의 이동 없이도 비등방성 측정도 가능하다. 비등방성이란 방향에 따라 광특성이 다르게 나타나는 것을 말한다. 따라서, 본 고안은 헤드를 회전시킬수 있기 때문에 시편의 이동 없이 모든 방향에서 시편이 지닌 비등방성 측정도 가능하다. FIG. 8 may be configured by adding a head rotating unit 302 to allow the head 300 to rotate as one embodiment of the present invention. The rotating unit 302 is located between the head 300 and the head support 301 in a configuration including a motor or a roller serves to rotate the head 300. Each head 300 may be rotated separately, the rotation unit 302 can be rotated simultaneously in conjunction. Since the head 300 can be rotated using the rotating unit 302 as described above, anisotropic measurement can be performed without the movement of the specimen 130. Anisotropy means that the optical properties appear differently depending on the direction. Therefore, the present invention can rotate the head, it is also possible to measure the anisotropy of the specimen in all directions without moving the specimen.
본 고안에 따른 다중 헤드식 타원해석기는 시편을 이동시키며 시편의 광학적 특성을 측정하는 종래의 기술에 비하여 다음과 같은 효과가 있다.The multi-head ellipsometer according to the present invention has the following effects as compared to the prior art for moving the specimen and measuring the optical characteristics of the specimen.
첫번째, 헤드가 복수개로 배열되어 시편의 광학적 특성을 측정하므로 대형 시편의 여러 지점을 측정시, 시편의 이동에 걸리는 시간만큼 측정시간을 단축시킬수 있어 시편의 빠른 매핑이 가능하다.First, since the heads are arranged in plural to measure the optical characteristics of the specimen, the measurement time can be shortened by the time taken to move the specimen when measuring several points of a large specimen, so that the mapping of the specimen can be performed quickly.
두번째, 시편이 고정되어 있어 시편의 이동에 의한 시편 파손 위험이 없다. Second, because the specimen is fixed, there is no risk of specimen breakage due to the movement of the specimen.
세번째, 시편을 이동시키는 장치 및 시편의 여유 이동 공간이 필요 없으므로 타원해석기를 소형화시킬 수 있다.Third, the elliptical analyzer can be miniaturized since the device for moving the specimen and the extra moving space of the specimen are not necessary.
도 1a는 종래 기술의 타원해석기 사시도이다.Figure 1a is a perspective view of an elliptical analyzer of the prior art.
도 1b는 종래 기술의 타원해석기의 광원부, 편광발생부, 편광분석부, 광검출부의 구조도이다.1B is a structural diagram of a light source unit, a polarization generator, a polarization analyzer, and a light detector of an elliptical analyzer of the prior art.
도 1c는 종래 기술의 타원해석기의 시편 측정시 필요한 측정공간을 설명하는 도면이다.Figure 1c is a view illustrating a measurement space required for measuring the specimen of the elliptical analyzer of the prior art.
도 2는 본 고안에 의한 타원해석기 사시도이다.2 is a perspective view of an elliptical analyzer according to the present invention.
도 3는 본 고안에 의한 헤드의 구조도이다.3 is a structural diagram of a head according to the present invention.
도 4는 본 고안에 의한 헤드의 광경로 및 변조의 개략도이다.Figure 4 is a schematic diagram of the optical path and modulation of the head according to the present invention.
도 5은 본 고안에 의한 롤러가 마련된 시편이동부가 시편을 이동하도록 고안된 실시예이다.Figure 5 is an embodiment designed to move the specimen is provided with a specimen moving unit roller according to the present invention.
도 6은 본 고안에 의한 시편장착대가 이동하도록 고안된 실시예이다.Figure 6 is an embodiment designed to move the specimen mounting plate according to the present invention.
도 7은 본 고안에 의한 헤드 지지대가 이동하도록 고안된 실시예이다.7 is an embodiment designed to move the head support according to the present invention.
도 8은 본 고안에 의한 헤드가 회전할 수 있도록 고안된 실시예이다.8 is an embodiment designed to rotate the head according to the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
110: 광원부 111: 집광렌즈 110: light source unit 111: condensing lens
112: 거울 113: 광경로초점112: mirror 113: light path focus
120: 편광발생부 130: 시편120: polarization generating unit 130: specimen
131: 시편상의 측정위치(A) 140: 시편장착대 131: measuring position on the specimen (A) 140: specimen mounting table
141: Y축 이동스테이지 145: 헤드제어부141: Y-axis moving stage 145: head control unit
150/155: XY축 이동 스테이지 150: X축 아암150/155: XY axis movement stage 150: X axis arm
155: Y축 아암 160: 편광분석기155: Y-axis arm 160: polarization analyzer
161: 보상기 162: 편광기161: compensator 162: polarizer
170: 광검출부 180: 광학대 190: 광학대 장착부 200: 수직연결축170: light detecting unit 180: optical bench 190: optical bench mounting unit 200: vertical connecting shaft
201: 수평연결축 300: 헤드201: horizontal connecting shaft 300: head
301: 헤드 지지대 302: 헤드 회전유닛301: head support 302: head rotating unit
303: 내부제어기 304: 전선 및 광섬유303: internal controller 304: wire and optical fiber
305: 헤드 제어부 400: 모터305: head control unit 400: motor
410: 회전 연동기구 500: 시편이동부410: rotation interlock mechanism 500: specimen moving part
510: 롤러510: roller
Claims (8)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20-2005-0013586U KR200393404Y1 (en) | 2005-05-13 | 2005-05-13 | Multi-head Ellipsometer |
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Family Applications (1)
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| KR20-2005-0013586U KR200393404Y1 (en) | 2005-05-13 | 2005-05-13 | Multi-head Ellipsometer |
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| Country | Link |
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| KR (1) | KR200393404Y1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100757378B1 (en) | 2006-04-16 | 2007-09-11 | 한양대학교 산학협력단 | Imaging ellipsometer using led as a light source |
| KR20200074708A (en) * | 2018-12-17 | 2020-06-25 | 한양대학교 에리카산학협력단 | Ellipsometer and The Module for Reflecting Polarized Light |
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2005
- 2005-05-13 KR KR20-2005-0013586U patent/KR200393404Y1/en not_active IP Right Cessation
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| KR102137053B1 (en) | 2018-12-17 | 2020-07-23 | 한양대학교 에리카산학협력단 | Ellipsometer and The Module for Reflecting Polarized Light |
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Legal Events
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Payment date: 20120531 Year of fee payment: 8 |
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| FPAY | Annual fee payment |
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| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140812 Year of fee payment: 10 |
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| EXPY | Expiration of term |