KR20050084282A - 과도 열 반사율을 통해 얇은 필름의 두께를 측정하는 방법및 장치 - Google Patents

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알렉세이 마즈네브
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

필름의 두께를 측정하는 방법은 자극적인 가열 이후에 상기 필름의 반사율의 과도 변화를 모니터링하는 것에 기초한다. 본 방법은, 상기 필름의 온도를 상승시키기 위해 상기 필름의 표면을 여기된 펄스로 임펄스 조사하는 단계와; 상기 필름의 표면을 프로브 빔으로 조사하는 단계로서, 상기 프로브 빔이 상기 필름의 표면에서 반사하여 반사된 프로브 빔을 생성하도록, 조사하는 단계와; 상기 반사된 프로브 빔에 대한 시간에 따른 세기의 변동을 검출하는 단계와; 상기 측정된 세기의 변동에 기초하여 신호 파형을 생성하는 단계와; 상기 신호 파형에 기초하여 상기 필름의 두께를 결정하는 단계를 포함한다.

Description

과도 열 반사율을 통해 얇은 필름의 두께를 측정하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING THICKNESS OF THIN FILMS VIA TRANSIENT THERMOREFLECTANCE}
본 발명은, 샘플, 예를 들어, 얇은 필름의 특성을 결정하기 위한 광학적 방법론 분야에 관한 것이다.
마이크로 전자 디바이스의 제조는 일반적으로 복수의 금속과 유전체 층을 증착 및 패터닝하는 것을 포함한다. 필름 두께를 측정하는 광학적 기술은, 이들이 일반적으로 고속이고, 비-접촉성이며 비-파괴적이어서 산업 공정 제어에 대부분 적합하다. 그러나, 금속 필름의 두께를 광학적으로 측정하는 것은, 금속 필름이 일반적으로 불투명하기 때문에, 여러 문제에 직면해 있다.
열파 검출(thermal wave detection)이라고 불리우는 광학적 측정이 필름의 두께와 같은 샘플의 여러 다른 물질 특성을 측정하는데 이미 사용되어 왔다. 열파 검출 측정법에서, 주기적으로 변조된 여기된 빔이 샘플을 가열시킨다. 반사된 프로브 빔의 세기의 변동을 측정하는 것에 의해 필름 표면에서의 주기적인 온도 변화를 모니터링한다. 측정된 세기 변동의 크기 및/또는 위상은 이후 샘플의 특성을 결정하는데 사용된다. 이 방법은, 예를 들어, 본 명세서에 참조문헌으로 병합된, "APPARATUS FOR EVALUATING METALIZED LAYERS ON SEMICONDUCTORS"라는 명칭의 US 특허 5,978,074에 예시되어 있다. 낮은 변조 주파수를 사용하고 프로브 빔의 세기 변동의 크기만을 측정하는 이와 유사한 방법은, 본 명세서에 참조 문헌으로 병합된, "APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING A PROPERTY OF A LAYER IN A MULTILAYERED STRUCTURE"라는 명칭의 US 특허 6,054,868에 기술되어 있다.
과도 열 반사율(transient thermoreflectance)라고 불리우는 다른 종래 기술의 광 기술은 샘플의 표면을 임펄스 가열(impulsively heat up)하기 위해 단시간{일반적으로 펨토초(ps) 또는 피코초(ps)} 여기된 레이저를 사용하는 반면, 반사된 프로브 펄스의 세기는 표면의 온도를 동적으로 모니터링하기 위해 측정된다. 이 프로브 펄스(일반적으로, 또한 펨토초 또는 피코초 펄스)는 이 여기(excitation)에 대하여 지연되며, 그 측정은 반사율의 시간에 따른 의존성을 얻기 위해 가변적으로 지연된 상태에서 다수회 반복된다. 이 기술은, 예를 들어, C.A. Paddock 및 G.L. Eesley에 의한 논문 "Transient thermoreflectance from thin metal films" (J.Appl. Phys. 60, 285 (1986))에 기술되어 있다.
"APPARATUS AND METHOD FOR CHARACTERIZING THIN FILM AND INTERFACES USING AN OPTICAL HEAT GENERATOR AND DETECTOR"라는 명칭의 US 특허 5,748,317 (그 내용이 본 명세서에 참조문헌으로 병합되어 있음)은 과도 열반사율을 측정한 값을 분석함으로써 필름-기판 인터페이스의 열 특성을 측정하는 방법을 제안한다. 그러나, 과도 열 반사율 기술은 필름 두께를 측정하는데는 사용되지 않고 있다. 이것은, 아래에 논의되는 바와 같이, 필름의 두께에 민감한 온도에 따른 관련 시간 스케일이 일반적으로 수십 나노초 범위에 있으며, 즉 과도 열 반사율 측정에 사용되는 일반적인 펨토초 장치로 액세스할 수 없기 때문이다. 한 논문, 즉 "Time-resolved thermoreflectivity of thin gold films and its dependence on film thickness" (J.Hohlfeld, J.G.Mueller, S.-S.Wellershoff 및 E.Matthias)에서, 10㎰의 시간 스케일에서 얇은 금 필름의 과도 열반사율은 필름의 두께에 민감한 것으로 밝혀졌다. Hohlfeld 등의 논문에 기술된 측정은 원리적으로 필름의 두께를 측정하는데 사용될 수 있다. 그러나, 그러한 측정은 복잡한 펨토초 장치를 필요로 하며, Hohlfeld 등의 논문 중 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이 300㎚ 보다 더 얇은 필름에만 적용될 수 있다.
따라서, 종래 기술의 한계를 갖지 않는 필름 두께와 같은 샘플의 특성을 신속하고 간단하게 측정하는 방법 및 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명에 따른 얇은 필름을 측정하는 방법을 수행하는 장치를 도시하는 도면.
도 2는 실리콘 웨이퍼 위에 1000옹스트롱(Å) 두께의 열 산화물 위에 증착된 500, 750, 1000, 및 1500 옹스트롬 두께의 TiN으로부터 얻어진 과도 열 반사율 신호를 보여주는 그래프를 도시하는 도면.
도 3은 도 2의 데이터를 지수 함수 대 필름 두께에 맞추어 측정된 유효 감쇠 시간을 보여주는 그래프를 도시하는 도면.
본 발명은, 일 측면에서 반도체 제조 공정을 제어하기 위해 금속 필름을 신속하고 재현가능하게 측정할 수 있게 하는 필름 두께를 측정하기 위한 간단한 방법을 위한 필요성을 충족시킨다. 본 방법은, 필름의 온도를 상승시키기 위해 상기 필름의 표면을 여기된 펄스로 임펄스 조사(impulsively irradiate)하는 단계와, 상기 필름의 표면을 프로브 빔으로 조사하는 단계로서, 상기 프로브 빔이 상기 필름의 표면에서 반사된 후 반사된 프로브 빔을 생성하도록, 조사하는 단계와, 상기 반사된 프로브 빔에 대해 일련의 세기 변동을 검출하는 단계와, 상기 측정된 세기의 변동에 기초하여 신호 파형을 생성하는 단계와, 상기 신호 파형에 기초하여 상기 필름의 두께를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 필름의 표면을 프로브 빔으로 조사하는 단계는 연속적인 조사를 사용하여 수행된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 필름의 표면을 프로브 빔으로 조사하는 단계는 준 연속적인 조사를 사용하여 수행된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 검출하는 단계는, 여기된 펄스에 대해 시간에 따른 온도 응답을 형성하는 변동을 검출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 결정하는 단계는 수리적 모델에 따라 상기 신호 파형을 분석하는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서, 이 수리적 모델은 상기 필름이 포함되는 물질이나 물질들의 열 특성과 필름의 광학적 상수(optical constants)에 기초하여 유도된다.
또 다른 실시예에서, 상기 결정하는 단계는 경험적 교정(empirical calibration)에 따라 상기 신호 파형을 분석하는 단계를 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 검출 및 생성하는 단계는 고속 검출기와, 예를 들어 오실로스코프(oscilloscope)와 같은 과도 디지타이저(transient digitizer)에 의해 수행된다.
또 다른 실시예에서, 상기 필름의 표면을 여기된 펄스로 임펄스 조사하는 단계는 10㎛보다 더 큰 여기 스폿 사이즈를 사용한다.
다른 실시예에서, 본 방법은, 여기 또는 프로브 스폿 사이즈보다 더 크거나 더 작은 형상 사이즈(feature size)를 갖는 패터닝된 금속/유전체 구조를 측정한다.
다른 실시예에서, 본 방법은 여기된 펄스의 스폿 사이즈보다 더 크거나 더 작은 사이즈를 갖는 분리된 금속 구조를 측정한다.
다른 측면에서, 본 발명은, 필름의 두께를 측정하는 장치로서, 필름의 온도를 상승시키기 위해 하나의 자극적인 여기된 빔을 조사하는 단일 조사 수단과, 상기 필름의 표면을 프로브 빔으로 조사하는 조사 수단으로서, 상기 프로브 빔이 상기 필름의 표면에서 반사되어 반사된 프로브 빔을 생성하도록, 조사하는 수단과, 상기 얇은 필름의 표면 내에 열 감쇠(thermal decay)의 변동에 대응하는 반사된 프로브 빔에 대한 일련의 세기 변동을 검출 및 측정하는 고속 광 검출기와, 상기 측정된 세기 변동에 기초하여 신호 파형을 생성하는 오실로스코프와, 상기 신호 파형에 기초하여 상기 필름의 두께를 결정하는 마이크로컴퓨터를 구비하는, 필름의 두께를 측정하는 장치를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 단일 자극적인 여기된 빔을 조사하는 조사 수단은 레이저이다.
다른 실시예에서, 상기 필름의 표면을 연속적인 프로브 빔으로 조사하는 조사 수단은 레이저이다.
본 발명은, 이하 상세한 설명, 도면, 및 청구범위로부터 명백한 많은 잇점을 제공한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 보다 완전하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 얇은 필름 두께를 측정하는 방법을 수행하는 장치를 도시한다. 제안된 방법에서, 여기 레이저(excitation laser)(1)에서 방출되는 약 1㎚ 이하의 지속시간을 갖는 여기된 레이저 펄스(10)가 금속 필름(11)의 표면(15)에 입사된다. 금속 필름(11)은 실리콘 웨이퍼(13) 위 유전체 층(12)에 걸쳐 증착되어 있다. 플랫폼(100)은 웨이퍼(13)를 지지한다. 표면(15)에서 레이저 펄스(10)로부터 광 복사파를 흡수하면 온도가 상승한다. 이 온도 상승 이후에 온도는 열 확산에 의한 감쇠된다. 이후에 설명되는 바와 같이, 이 감쇠 정도(decay dynamics)는 필름(11)의 두께에 따라 좌우된다. 정성적으로, 필름의 두께가 두꺼울수록, 이 필름이 식는데 더 긴 시간이 소요된다.
프로브 레이저(probe laser)(2)에서 방출되는 프로브 레이저 빔(16)은 온도를 동적으로 모니터링한다. 이 프로브 빔(16)은 샘플 표면(15)에서 여기된 빔(10)과 중첩한다. 이 프로브 빔(16)은 연속 빔이거나 준-연속 빔일 수 있다. 준 연속 빔이라는 용어는, 측정 시간 스케일에 대해 연속적인 빔, 즉, 전형적으로 수십 나노초에서 마이크로초에 이르는 범위의 빔을 의미한다. 준 연속 빔의 일례는 지속시간이 100□초인 직사각형 펄스에 의해 변조된 빔일 수 있다. 프로브 빔(16)의 반사된 부분(17)의 세기는 샘플 표면에서의 온도 변화에 대응하는 세기 변동을 나타낸다. 이것은 온도에 따른 필름 물질의 광학적 상수(optical constant)의 의존성으로 인한 것이다. 반사된 프로브 빔(17)의 세기는 오실로스코프(19)에 접속된 고속 검출기(18)에 의해 측정되며, 그 주파수 대역폭은 약 500㎒ 이상이다. 필요한 경우, 이 검출기(18) 응답은 복수의 여기된 펄스(10)에 걸쳐 평균될 수 있다. 컴퓨터(20)는 필름(11)의 두께를 결정하기 위해 검출기(18) 및 오실로스코프(19)에 의해 생성된 신호 파형을 분석한다.
이론적인 추정
아래의 분석은 시간 t에 대해서 열 확산 길이를 간단히 추정한 것에 기초한다, 즉
(1)
여기서, 는 열 확산율(thermal diffusivity)이다.
여기된 펄스(10)의 흡수에 따라 일어나는 가장 빠른 공정은 필름(11)의 두께에 걸친 열 전달이다. 위 수식 (1)에 따라, 금속 필름(h m )의 두께를 통한 특성 열 확산 시간은
(2)
에 의해 정해지며, 여기서 m 은 금속 필름의 열 확산율이다. 이 시간은 1□m 두께의 Cu 필름에 대해 약 10㎱이다. 0.1㎛ 두께의 Cu 필름에 대해, 위 수식 (1)은 ~ 1㎱를 산출한다. 그러나, 이 경우에, 종래의 열 확산 모델은, 0.1㎛가 Cu 내 광 여기된 전자(photoexcited electron)에 대한 비평형 확산 길이와 거의 같은 길이이므로, 더 이상 유효하지 않다. 이 비평형 확산은 1㎰보다 더 적은 시간이 소요되는 매우 빠른 공정이다(예를 들어, O.B.Wright 및 V.E.Gusev, IEEE Trans. Ultrason. 42,331 (1995) 참조). 따라서, 약 0.1□m 이하 두께의 Cu 필름에 대해서는, 필름 두께에 걸친 열 평형은 약 0.5ns의 레이저 펄스 지속시간에 비하면 거의 동시에 이루어진다.
필름(11) 두께에 걸친 열 평형이 이루어진 후, 필름(11)은 2가지 채널의 열 전달, 즉 필름 평면 내에 있는 측방향 열 전달(111)과 하부 유전체(12) 내로의 수직 방향 열 전달(211)을 통해 냉각된다. 위 수식 (1)에 따라, 측방향 열 전달(111)에 대해, 열 전파 특성 반경(R)은
(3)
으로 주어지며,
여기서 a 는 여기된 펄스(10)의 스폿 사이즈(spot size)이다. 에너지 보존 법칙으로 인해, 이 온도는 열이 확산된 영역에 반비례하여야 한다. 그 결과, 이 온도 감쇠는
(4)
으로 대략 기술되며, 여기서 T0는 초기 온도 상승이다. 이 온도가 2개의 계수에 의해 감쇠하는데 요구되는 시간은
(5)
으로 주어지며, 여기서 t >> 에서, 이 온도는 1/t로 감쇠된다.
수직방향의 열 전달(211)에 대해서는, 먼저 유전체(12)가 금속 필름(11)보다 훨씬 더 두꺼운 경우를 고려한다. 만일 L이 유전체(12) 내로 열 확산되는 길이라고 하면, 에너지 보존 법칙으로 인해 이 온도 감쇠는 다음과 같은 수식 (6)으로 된다.
(6)
여기서 및 cm,d 는 각각 금속 필름(11) 및 유전체 (12)의 밀도 및 비열이며, d 는 유전체(12)의 열 확산율이다. 위 수식 (6)으로부터, 1/2 감쇠 시간은 다음 수식 (7)인 것을 알 수 있다.
(7)
여기서, 큰 시간 t >> 인 경우에, 온도는 t-1/2로 감쇠한다.
유전체(12)의 두께가 금속 필름(11)에 비해 훨씬 더 작은 경우라면, 상황은 달라진다. 실리콘 기판(13)의 높은 열 전도성으로 인해, 유전체(12)/실리콘(13)의 경계에서의 온도 상승은 제로(0)인 것으로 가정될 수 있다. 유전체(12)를 통한 열의 흐름은, 유전체의 열 전도율()와 유전체 층(12)에 대한 온도 구배, 즉 T/hd의 곱이며, 여기서 T는 금속 필름(11)의 온도 상승이며 h d 는 유전체(12) 두께이다. 금속 필름(11)의 온도는 다음 수식 (8)으로 기술된다.
(8)
이는 다음과 같은 지수함수적인 열 감쇠 함수로 된다.
(9)
여기서 감쇠 시간은 다음 수식 (10)으로 주어진다.
(10)
두 경우에 이 금속(11)의 두께에 매우 민감한 반면, 는 금속(11)의 두께에 상관없다는 것을 주의해야 한다. 따라서, 열 감쇠를 통해 금속(11)의 두께를 측정하는데 가장 바람직한 상황은, 수직 열 전달(211)이 우세한 경우, 즉 <<인 경우이다. 이것은 큰 여기 스폿을 사용하는 것(아래의 추정치 참조)에 의해 또는 여기 스폿 사이즈보다 더 작은 사이즈를 갖는 분리된 테스트 구조를 측정하는 것에 의해 이루어질 수 있다. 만일 및 가 비슷하다면, 그 측정은 가능하지만 신호 분석에 사용되는 수리적 모델은 측방향 열 전달(111)을 고려하여야 하며 모델 파라미터 중 하나로서 스폿 사이즈를 사용하여야 한다. 마지막으로, 만일 >>라면, 그 측정은 금속 필름(11)의 두께에 민감하지 않게 된다.
일례로서, 두꺼운 실리콘 이산화물 위의 Cu 필름에 대해 정량적 추정을 수행하였다. 위 수식 (7)에 따라, 감쇠 시간 는 필름의 두께가 0.1 에서 1㎛ 로 증가함에 따라 약 50㎱와 약 5㎲ 사이에서 변동할 것이다. "측방향" 감쇠 시간 는 약 100㎛에 대해서는 20㎲ 정도이며 그리고 약 10㎛에 대해서는 약 0.2㎲정도일 것이다. 따라서, 약 10㎛의 스폿 사이즈는 마이크론 두께의 필름을 측정하기에는 너무 작지만 약 0.1㎛ 두께의 필름을 측정하는데는 여전히 적당한 반면, 약 100㎛ 스폿 사이즈는 1㎛ 두께의 필름을 측정하는데 적당할 것이다.
실험예
위 제안된 방법의 실험적 검증을 위해, 여기된 파장은 532㎚이었으며 펄스 에너지는 약 1이었으며, 펄스의 지속시간은 약 0.5㎱이이었으며, 스폿 사이즈는 200 x 40㎛이었다. 프로브 파장은 830㎚이었으며 스폿 사이즈는 30x15㎚이었으며 프로브 전력은 약 1㎼이었다. 작은 프로브 전력은 낮은 신호 레벨을 야기하였으며 4800번의 레이저 쇼트(laser shot)에 걸쳐 평균을 요구하였다. 예를 들어, 약 1㎽로 프로브 전력을 증가시키면 단지 몇 번의 레이저 쇼트로도 이와 유사한 품질의 신호를 얻을 수 있으며 또는 더 많은 레이저 쇼트를 평균하면 신호 대 잡음 비를 증가시킬 수 있다.
TiN 필름에 측정을 수행하여, 프로브 파장 830㎚에서 우수한 열반사율 신호를 생성하였다. 더 짧은 프로브 파장으로 구리(Cu)에 대해 측정하면 더 우수한 신호를 생성할 것이다.
실리콘 웨이퍼 위의 열산화물의 1000옹스트롱(Å) 위에 증착된 두께 500, 750, 1000, 및 1500옹스트롱(Å)의 TiN 필름을 갖는 4개의 샘플이 사용되었다. 도 2는 4개의 샘플로부터 얻은 열반사율 과도 곡선을 보여주는 그래프를 도시한다. 도 2의 수평축은 ㎱ 단위의 시간을 나타내며, 도 2의 수직 축은 임의 단위의 반사율 변화를 나타낸다. 곡선 21, 22, 23, 및 24는 TiN 두께 500, 750, 1000, 및 1500옹스트롱(Å)을 갖는 샘플에 각각 대응한다. 이 신호의 음의 부호는 830㎚에서 TiN의 반사율이 온도에 따라 감소한다는 것을 나타낸다. 예상된 바와 같이, 이 감쇠는 더 두꺼운 샘플에 대해서는 더 느려진다. 2개의 더 두꺼운 샘플(23, 24)이 신호의 시작시에 더 빠른 과도 곡선을 생성한다는 것을 알 수 있다. 이것은 감쇠 시간 에 의해 기술된 필름 두께에 걸친 이완(relaxation)으로 인한 것일 수 있으며, 이 경우에 감쇠 시간은 TiN의 열 확산율이 더 낮은 것으로 인해 Cu 필름에 대해 추정된 시간보다 더 길어질 수 있다.
도 3은 필름(11) 두께에 대한 효과적인 열 감쇠 시간의 의존성을 보여주는 그래프를 도시한다. 도 3의 수평축은 옹스트롱 단위의 TiN 두께를 나타내며, 도 3의 수직축은 ㎱ 단위의 시간을 나타낸다. 효과적인 감쇠 시간은 15 내지 50㎱의 시간 창 내의 지수함수에 이 신호 파형을 맞춤으로써 측정되었다. 이 그래프 상의 점은 매끄러운 곡선(31)으로 되는데, 이 곡선(31)은 그 측정값이 필름의 두께를 결정하는데 매우 적합하다는 것을 보여준다.
앞선 기술과 예는 단지 예시적인 것일 뿐이며 이후 나오는 청구항의 범위를 제한하고자 의도된 것은 아니다.
전술된 바와 같이, 본 발명은 필름의 두께를 측정하는데 이용가능하다.

Claims (17)

  1. 필름의 두께를 측정하는 방법에 있어서,
    상기 필름의 온도를 상승시키기 위해 여기된 펄스(excitation pulse)로 상기 필름의 표면을 임펄스 조사(impulsively irradiate)하는 단계와,
    상기 필름의 표면을 프로브 빔(probe beam)으로 조사하는 단계로서, 상기 프로브 빔이 상기 필름의 표면에서 반사하여 반사된 프로브 빔을 생성하도록, 조사하는 단계와,
    상기 반사된 프로브 빔에 대한 시간에 따른 세기의 변동을 검출하는 단계와,
    상기 측정된 세기의 변동에 기초하여 신호 파형을 생성하는 단계와,
    상기 신호 파형에 기초하여 상기 필름의 두께를 결정하는 단계
    를 포함하는, 필름의 두께를 측정하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 필름의 표면을 프로브 빔으로 조사하는 단계는 연속적으로 조사하는 단계를 더 포함하는, 필름의 두께를 측정하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 필름의 표면을 프로브 빔으로 조사하는 단계는 준 연속적으로 조사하는 단계를 더 포함하는, 필름의 두께를 측정하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 검출하는 단계는 상기 여기된 펄스에 대해 시간 영역에 대한 온도 응답을 포함하는 변동을 검출하는 단계를 더 포함하는, 필름의 두께를 측정하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 결정하는 단계는 수리적 모델에 따라 상기 신호 파형을 분석하는 단계를 더 포함하는, 필름의 두께를 측정하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 수리적 모델은 상기 필름을 구성하는 물질이나 물질들의 열 특성과 상기 필름의 광학적 상수에 기초하여 유도되는, 필름의 두께를 측정하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 결정하는 단계는 경험적 교정 방법에 따라 상기 신호 파형을 분석하는 단계를 더 포함하는, 필름의 두께를 측정하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 검출 및 생성 단계는 고속 검출기와 오실로스코프와 같은 과도 디지타이저(transient digitizer)에 의해 수행되는, 필름의 두께를 측정하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 필름의 표면을 여기된 펄스로 임펄스 조사하는 단계는 10㎛보다 더 큰 여기 스폿 사이즈(excitation spot size)를 사용하는 단계를 더 포함하는, 필름의 두께를 측정하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 방법은 상기 여기 또는 프로브 스폿 사이즈보다 더 크거나 더 작은 형상 사이즈(feature size)를 갖는 패터닝된 금속/유전체 구조를 측정하는, 필름의 두께를 측정하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 방법은 상기 여기된 펄스의 스폿 사이즈보다 더 크거나 더 작은 사이즈를 갖는 분리된 테스트 구조를 측정하는, 필름의 두께를 측정하는 방법.
  12. 필름의 두께를 측정하는 장치에 있어서,
    상기 필름의 온도를 증가시키기 위해 하나의 자극적인 여기된 빔을 조사하기 위한 단일 조사 수단과,
    상기 필름의 표면을 연속적인 프로브 빔으로 조사하는 조사 수단으로서, 상기 연속적인 프로브 빔이 상기 필름의 표면에서 반사하여 반사된 프로브 빔을 생성하도록, 조사하는 조사 수단과,
    상기 얇은 필름의 표면에 대응하는 반사된 프로브 빔에 대한 시간에 따른 세기의 변동을 검출하고 측정하는 고속 광검출기와,
    상기 측정된 세기의 변동에 기초하여 신호 파형을 생성하는 오실로스코프와 같은 과도 디지타이저와,
    상기 신호 파형에 기초하여 상기 필름의 두께를 결정하는 컴퓨터
    를 포함하는, 필름의 두께를 측정하는 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 하나의 자극적인 여기된 빔을 조사하는 상기 조사 수단은 레이저를 더 포함하는, 필름의 두께를 측정하는 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 레이저는 10㎱ 이하의 지속시간을 갖는 펄스를 방출하는, 필름의 두께를 측정하는 장치.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 필름의 표면을 프로브 빔으로 조사하는 조사 수단은 레이저를 포함하는, 필름의 두께를 측정하는 장치.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 프로브 빔은 연속적인 빔인, 필름의 두께를 측정하는 장치.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 프로브 빔은 10㎱ 보다 더 긴 펄스 지속시간을 갖는 펄스 빔인, 필름의 두께를 측정하는 장치.
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