KR20080111723A - 반사광측정법에 근거한 분산 백색광 간섭법을 이용한박막두께 및 형상측정방법 - Google Patents

반사광측정법에 근거한 분산 백색광 간섭법을 이용한박막두께 및 형상측정방법 Download PDF

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KR20080111723A
KR20080111723A KR1020070060033A KR20070060033A KR20080111723A KR 20080111723 A KR20080111723 A KR 20080111723A KR 1020070060033 A KR1020070060033 A KR 1020070060033A KR 20070060033 A KR20070060033 A KR 20070060033A KR 20080111723 A KR20080111723 A KR 20080111723A
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Abstract

본 발명은 반사광측정법에 근거한 분산 백색광 간섭법을 이용한 박막 두께 및 형상측정방법에 관한 것이다. 본 발명은 간섭광의 간섭무늬를 획득하여 상기 박막의 파장에 따른 광강도분포를 획득하는 단계; 획득된 파장에 따른 광강도분포를 통해 절대반사율을 구하는 단계; 절대반사율에 의해 박막의 두께(d)값을 구하는 단계; 합성간섭광의 간섭무늬로부터 두께 및 형상에 의한 제 1위상변화값을 추출하는 단계; 제 1위상변화값에 포함된 두께에 의한 제 2위상변화값을 추출하는 단계; 제 1위상변화값에서 상기 제 2위상변화값을 보상하여 형상에 의한 제 3위상변화값을 구하는 단계; 및 제 3위상변화값에서 형상(h)값을 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명은 초박막의 두께 및 형상에 대한 빠른 측정이 가능하고, 외부 환경이나 진동에 둔감한 것을 특징으로 한다.
반사광측정법, 분산 백색광 간섭법, 박막의 두께 및 형상 측정

Description

반사광측정법에 근거한 분산 백색광 간섭법을 이용한 박막두께 및 형상측정방법{Method for measuring thickness profile of thin-film layers by dispersive white-light interferometry based on spectroscopic reflectometry}
도 1a는 기존의 분산 백색광 간섭법을 이용한 투명 박막 두께 및 표면 형상 측정 장치의 구성도,
도 1b는 기존의 백색광 주사 간섭법을 이용한 투명 박막 두께 및 표면 형상 측정 장치의 구성도,
도 2는 본 발명에 적용된 편광분리형 백색광 간섭계의 구성도,
도 3은 본 발명에 적용된 셔터형 백색광 간섭계의 구성도,
도 4는 본 발명에 적용된 저주파필터형 백색광 간섭계의 구성도,
도 5a 및 도 5b는 박막의 두께를 구하는 과정을 설명하는 그래프,
도 6a 및 도 6b는 박막의 형상을 구하는 과정을 설명하는 그래프.
본 발명은 분산 백색광 간섭법을 이용한 박막두께 및 형상측정방법에 관한 것이다.
백색광 주사 간섭법은 가장 대표적인 삼차원 표면형상측정기술로 수 밀리미터의 다양한 패턴을 가진 형상을 2π모호성 없이 나노미터이하의 높은 분해능으로 측정을 하여 초정밀형상측정에서 각광을 받고 있다. 뿐만 아니라 최근에는 투명한 절연층이 도포된 다양한 박막 형상 패턴측정에까지 그 응용분야가 적용되어 널리 사용되고 있다.
도 1a는 기존의 분산 백색광 간섭법을 이용한 투명 박막 두께 및 표면 형상 측정 장치이다.(U. Schnell, R. D
Figure 112007506149477-PAT00001
ndliker, and S. Gray, "Dispersive white-light interferometry for absolute distance measurement with dielectric multilayer systems on the target", Optics Letter, Vol 21, No.7, pp.528~530)
도 1a를 참조하면, 백색광원(1)으로부터 출사하는 백색광은 렌즈(2)와 광분할기(3) 및 렌즈(4)를 차례로 지나면서 프리즘(5)에 입사한다. 프리즘(5)은 입사된 백색광의 일부는 반사시키고 나머지 광은 측정물체(6)로 향하도록 한다. 측정물체(6)로 향하는 백색광은 박막이 도포된 측정물체(6)의 측정면에 조사된다. 여기서 프리즘(5)은 한 면이 광분할기와 기준면의 역할을 동시에 수행하여 측정면과 기준면에서 반사된 광의 간섭신호를 생성한다. 이러한 간섭신호는 회절격자(7)를 통과하여 백색광원의 파장별 간섭신호로 분리되어 렌즈(8)를 거쳐 검출기(9)에서 검출된다. 검출기(9)에서 검출된 간섭신호로부터 파장별 위상정보를 계산하고, 박막에서의 수학적 위상 모델과의 검색법을 통하여 기준면에 대한 거리 L과 측정 점에서의 두께 d를 측정한다. 그러나 도 1a의 방법은 1점 측정법으로 거리 L과 두께 d가 한 간섭 신호 안에 포함되어 있어 모드별 분리가 쉽지 않고 박막이 얇아질수록 측 정의 정확도가 떨어지는 단점이 있다.
이외의 방법으로는 도 1b에서 보는 바와 같이 1999년 Kim에 의해 제안된 백색광 주사 간섭 법을 이용한 방법이 있다.(Seung-Woo Kim, Gee-Hong Kim, "Thickness-profile measurement of transparent thin-film layers by white-light scanning interferometry", Applied Optics, Vol.38, No.28, pp.5968~5973)
백색광 간섭 신호는 백색광을 구성하는 여러 파장들의 간섭 신호의 중첩으로 구성되며, 각 파장의 간섭 신호에는 분산 백색광 간섭계의 측정 원리에서와 같이 두께와 형상에 대한 정보를 포함하고 있다. 그리고 이러한 정보에 대한 적절한 수학적 모델을 정립하여, 기존의 측정에서는 오차 요인으로만 간주되었던 측정량으로부터 두께와 형상을 동시에 측정한다. 하지만 이 방법은 도 1b에 도시된 것처럼 간섭무늬를 얻기 위해 별도의 이송 장치(빗금친 부분)를 사용해 광축 방향으로 측정 물체를 이송하므로 실시간 측정이 어렵고 외부 진동에 약하다는 단점이 있다. 이를 극복하기 위해 Kim에 의해 음향광학변조필터를 이용한 박막두께형상측정법이 제안되기도 하였다.(김수현, 김대석, 공홍진, 유장우, "음향광학변조필터를 이용한 투명박막의 3차원 형상측정 장치" , 특허등록번호: 0451881)
이러한 다양한 백색광 간섭계들은 나름대로의 문제점을 가지고 있으나 그중에 가장 큰 문제점은 박막의 두께가 100 nm이하로 얇아지게 되면 측정 정확도가 떨어지는 단점이 있다. 이는 박막의 두께가 얇아질수록 간섭무늬에 포함되어 있는 박막두께에 의한 간섭무늬성분이 작아지게 되어 기존의 주파수 분석법으로만 해석하는데 한계가 존재하기 때문이다. 뿐만 아니라 박막의 두께와 형상이 서로 연결되어 간섭무늬에 복잡하게 섞여있기 때문에 기존의 방법으로 측정하는 데에는 상당한 노력과 시간이 든다.
따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결할 수 있도록 100 nm이하의 초박막의 두께 및 형상을 측정하기 위해 간섭무늬에 복잡하게 섞여있는 두께와 형상을 효과적으로 분리하고 이를 반사광측정법에 근거한 분산 백색광 간섭법을 이용하여 박막두께 및 형상측정방법을 제공함에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막의 두께 및 형상측정방법은 간섭광과 합성간섭광의 분리획득이 가능한 분산 백색광 간섭법을 이용한 박막의 두께 및 형상 측정방법에 있어서, 간섭광의 간섭무늬를 획득하여 상기 박막의 파장에 따른 광강도분포를 획득하는 단계; 획득된 파장에 따른 광강도분포를 통해 절대반사율을 구하는 단계; 절대반사율에 의해 박막의 두께(d)값을 구하는 단계; 합성간섭광의 간섭무늬로부터 두께 및 형상에 의한 제 1위상변화값을 추출하는 단계; 제 1위상변화값에 포함된 두께에 의한 제 2위상변화값을 추출하는 단계; 제 1위상변화값에서 상기 제 2위상변화값을 보상하여 형상에 의한 제 3위상변화값을 구하는 단계; 및 제 3위상변화값에서 형상(h)값을 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 절대반사율(
Figure 112007506149477-PAT00002
(d;k))은
Figure 112007506149477-PAT00003
이고, 여기서 k는 파수이고 상기 절대반사율은 실리콘웨이퍼를 표준으로 삼고 파장에 따른 광강도분포를 동일 조건에서 측정하고 측정된 값을 보상해 주어 구해지는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 1위상변화값은 박막의 두께정보와 형상정보를 함께 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 2위상변화값은 박막의 두께정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 3위상변화값은 박막의 형상정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 3위상변화값에서 파수(k)에 대한 기울기를 구하여 형상값을 구하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 1위상변화값은
Figure 112007506149477-PAT00004
이때, k는 파수, G0(k)와 G1(k)는 사용하는 광원의 주파수 특성에 관련된 항으로 각각 배경광과 가시도를 나타내고, cos함수 안에 변조된 위상인 Φ(h,d;k)는 박막의 두께(d) 및 형상(h)정보를 나타내며, Ψ(d;k)는 Φ(h,d;k)안에 포함된 박막 두께에 의해 생성된 위상 변화를 뜻하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 2위상변화값은
Figure 112007506149477-PAT00005
여기서, rij는 i번째 매질에서 j번째 매질로 진행할 때, i,j 경계층에서의 프레넬 반사계수를 나타내고, N은 박막의 복소수 굴절률, d는 박막 두께, θ는 박막에 광이 입사되어 진행하는 각도를 나타내는 것을 특징으로 한다.
또한, 절대반사율은 박막의 두께(d)를 변수로 갖는 파수 k에 비선형 방정식인 것을 특징으로 한다.
또한, 실리콘웨이퍼의 광강도분포 Gref와 측정하고자 하는 박막의 광 강도 분포 Gsam를 박막의 절대 반사율
Figure 112007506149477-PAT00006
sam로 표현하면,
Figure 112007506149477-PAT00007
이고
Figure 112007506149477-PAT00008
sam을 구하면 박막 두께 d를 구할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 이론적 절대반사율
Figure 112007506149477-PAT00009
T(d;k)과 측정된 절대반사율
Figure 112007506149477-PAT00010
M(k)의 오차가 최소화되도록 변수인 박막두께(d)를 검색하기 위한 오차함수는
Figure 112007506149477-PAT00011
이고, 여기서,
Figure 112007506149477-PAT00012
i T(d;ki)는 상기 절대 반사율인
Figure 112007506149477-PAT00013
(d;k)의 모델로서 d를 변수로 갖는 ki의 함수로 표현되고,
Figure 112007506149477-PAT00014
i M(ki)는 측정된 신호로부터 획득하는 절대 반사율인
Figure 112007506149477-PAT00015
sam로 구하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.
본 발명은 하기의 도 2 내지 도 4에서 설명될 백색광 간섭계로부터 분리된 간섭광과 합성간섭광을 획득하여 박막의 두께 및 형상을 측정하기 위한 것으로, 이하의 백색광 간섭계는 기준면과 측정면을 가지며 측정면으로부터 반사된 광을 간섭광이라 하며, 그 간섭광과 기준면으로부터 반사된 반사광과의 간섭에 의한 광을 합성간섭광이라 한다. 이처럼 간섭광과 합성간섭광을 획득하기 위해 이하의 백색광간섭계는 간섭광과 합성간섭광을 분리하여 획득가능한 예를 적용한 것이다.
도 2는 본 발명에 적용된 편광분리형 백색광 간섭계의 구성도이다.
도 2의 백색광 간섭계는 백색광의 편광 분리를 통해 측정면과 기준면에 입사되어 반사된 광을 각각 따로 분리시키는 것이다.
도 2의 백색광 간섭계는 백색광을 입사하는 제 1광분할기와 제 1광분할기로부터의 출사광을 반사 및 투과하는 편광분할기와 간섭광을 입사하는 제 1분광기와 합성 간섭광을 입사하는 제 2분광기와 기준면과 측정면으로부터 반사된 광을 제 1분광기로 투과하고 제 2분광기로 반사하기 위한 제 2광분할기를 포함한다.
도 2에서, 선형 편광된 백색광은 입사하여 제 1광분할기(BS)와 편광 광분할기(PBS)를 거쳐 측정면과 기준면에 각각 조사된다. 이때, 측정면과 기준면에 입사된 광은 서로 편광이 수직인 수평 편광광과 수직 편광광이 각각 입사된다. 그리고, 반사가 되어 다시 편광 광분할기와 제 1광분할기 및 제 2광분할기 등을 거쳐 제 1분광기와 제 2분광기에 입사된다. 제 1 분광기는 측정면에서 반사된 간섭광만이 들어오고, 제 2 분광기는 간섭광과 기준면과의 간섭이 된 합성 간섭광이 입사된다. 따라서, 제 1분광기와 제 2분광기에 입사된 간섭광과 합성 간섭광을 분석해 줌으로써, 동시에 박막의 두께와 형상을 구하게 된다. 분리된 간섭광과 합성간섭광으로부터 측정박막의 두께와 형상을 구하는 과정은 도 5 및 도 6을 참조하여 하기에서 설명한다.
도 3은 본 발명에 적용된 셔터형 백색광간섭계의 구성도이다.
도 3을 참고하면, 백색광 간섭계는 간섭광을 출사하는 측정면과 측정면의 간섭광과 기준면으로부터 반사된 광의 합성간섭광을 입력하기 위한 분광기를 포함한다. 기준면에 들어가는 백색광은 기준면으로 차단하거나 통과하할수 있도록 기준면의 전단에 셔터를 구성한다. 이러한 셔터를 이용하여 기준면에 들어가는 광을 차단시키거나 통과시켜 자체 간섭광과 합성 간섭광을 분리시키는 것이다. 즉, 셔터를 온(on)시켰을 때는 분광기에서는 간섭광만을 얻고, 셔터를 오프(off)시켰을 때는 합성 간섭광을 얻을 수 있다. 이렇게 하여 하나의 분광기를 가지고 셔터를 이용해 간섭광과 합성간섭광을 분리한다. 분리된 간섭광과 합성간섭광으로부터 측정박막의 두께와 형상을 구하는 과정은 도 5 및 도 6을 참조하여 하기에서 설명한다.
도 4는 본 발명에 적용된 저주파필터형 백색광간섭계의 구성도이다.
도 4를 참고하면, 분광기에서 간섭광과 기준면과의 간섭이 이루어진 합성간섭광 만을 얻게 된다. 이때, 얻은 합성간섭광으로부터 자체 간섭광에 해당하는 신호를 얻어내기 위해 디지털 저주파 필터를 적용하여 자체 간섭광을 뽑아내게 되는 것이다. 측정면에 박막 내부의 다중 반사로 인해 형성된 간섭광은 합성 간섭광에 비해 상대적으로 낮은 주파수로 변조된다. 따라서, 합성간섭광에 저주파 필터를 적용하면 구하고자 하는 낮은 주파수 성분인 간섭광만을 따로 추출하게 된다. 이렇게 하여 하나의 분광기를 가지고 디지털 저주파 필터를 이용해 간섭광과 합성간섭광을 분리한다.
분리된 간섭광과 합성간섭광으로부터 측정박막의 두께와 형상을 구하는 과정은 도 5 및 도 6을 참조하여 하기에서 설명한다.
앞서, 도 2 내지 도 4의 백색광 간섭계를 이용해 간섭광과 합성간섭광을 분리해내어 얻은 후 분리된 정보를 바탕으로 박막의 두께형상을 구하는 과정은 다음과 같다.
전술한 도 2에서 제 1분광기를 통해 얻은 간섭광의 간섭무늬나, 도 3에서 셔터를 닫은 상태에서 얻은 간섭광의 간섭무늬, 그리고, 도 4에서 저주파 필터를 통해 얻은 간섭광의 간섭무늬들은 모두 박막 내부의 다중 반사에 의해 형성된 자체 간섭무늬로서, 박막 두께 d에 대한 정보만을 담고 있다.
또한, 도 2에서 제 2분광기를 통해 얻은 합성간섭광의 간섭무늬나, 도 3에서 셔터를 열은 상태에서 얻은 합성간섭광의 간섭무늬, 그리고, 도 4에서 바로 얻은 합성간섭광의 간섭무늬로부터는 박막의 두께 뿐만 아니라 형상정보도 포함하고 있다. 따라서 이 합성간섭광으로부터 위상을 구하고 박막 두께값을 보상해주면 형상에 의한 위상 정보만을 구할 수 있게 된다. 즉, 아래식과 같이 박막의 형상을 측정할 수 있게 된다.
Figure 112007506149477-PAT00016
이에 대한 과정을 좀 더 자세히 하기에서 설명한다.
일반적으로 단층의 박막 구조물에서 얻게 되는 합성간섭광의 간섭무늬는 수학식 1로 표현된다.
[수학식 1]
Figure 112007506149477-PAT00017
이때, k는 파수, G0(k)와 G1(k)는 사용하는 광원의 주파수 특성에 관련된 항으로 각각 배경광과 가시도를 나타내고, cos함수 안에 변조된 위상인 Φ(h,d;k)는 박막의 두께(d) 및 형상(h)정보를 나타낸다. 그리고, Ψ(d;k)는 Φ(h,d;k)안에 포함된 박막두께에 의해 생성된 위상 변화를 뜻하고 아래 수학식 2로 표현된다.
[수학식 2]
Figure 112007506149477-PAT00018
이때, rij는 i번째 매질에서 j번째 매질로 진행할 때, i,j 경계층에서의 프레넬 반사계수를 나타내고, N은 박막의 복소수 굴절률, d는 박막 두께, θ는 박막에 광이 입사되어 진행하는 각도를 나타낸다. 여기서, 수학식 2로 표현되는 Ψ(d;k)는 박막두께 d만 알면 쉽게 구할 수 있고, 이는 앞서 언급한 도 2내지 도 4의 백색광 간섭계에서 측정면에서 반사된 간섭광을 통해 구할 수 있다.
도 2에서 제 1분광기를 통해 얻은 간섭광의 간섭무늬나, 도 3에서 셔터를 닫은 상태에서 얻은 간섭광의 간섭무늬, 그리고, 도 4에서 저주파 필터를 통해 얻은 간섭광의 간섭무늬들은 모두 박막 내부의 다중 반사에 의해 형성된 자체 간섭무늬이다. 이를 분광기를 통해 얻게 되면 박막 시편의 파장에 따른 광강도분포를 얻는다. 이를 통해 측정하고자 하는 박막 시편의 절대 반사율
Figure 112007506149477-PAT00019
(d;k)을 알게 되면 반사광측정법의 원리를 이용하여 박막시편의 두께를 바로 측정할 수 있게 된다. 이때, 절대 반사율
Figure 112007506149477-PAT00020
(d;k)은 수학식 3으로 표현된다.
[수학식 3]
Figure 112007506149477-PAT00021
측정 시편의 절대 반사율을 구하기 위해서는 일반적으로 절대 반사율이 널리 알려진 실리콘웨이퍼를 표준으로 삼고 파장에 따른 광강도분포를 동일 조건에서 측정하고 측정된 값을 보상해 주면 측정 시편의 절대 반사율을 구할 수 있다.
이를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다
도 5a 및 도 5b는 박막의 두께를 구하는 과정을 설명하는 그래프이다.
도 5a와 같이 CCD에서 절대 반사율이 잘 알려져 있는 실리콘 웨이퍼의 광강도 분포 Gref를 측정하고, 동일하게 측정하고자 하는 박막시편의 광 강도 분포 Gsam 을 측정하면 박막시편의 절대 반사율
Figure 112007506149477-PAT00022
sam은 수학식 4와 같이 주어진다.
[수학식 4]
Figure 112007506149477-PAT00023
따라서, 측정된 Gsam과 Gref 및 널리 알려진
Figure 112007506149477-PAT00024
ref를 이용해
Figure 112007506149477-PAT00025
sam을 구하면 도 5b의 실선과 같고 이를 반사광측정법의 원리를 적용하여 박막 두께 d를 구하게 된다.
상기 수학식 3으로 표현된 절대 반사율
Figure 112007506149477-PAT00026
모델은 두께 d를 변수로 갖는 파수 k에 비선형 방정식이다. 이러한 비선형 모델의 변수를 구하는 일반적인 방법은 비선형 최소자승법을 이용하는 것이다. 이 방법은 측정값과 모델과의 오차가 최소화 되도록 변수인 d를 검색하는 방법으로 이를 이용하기 위해서는 측정값과 모델과의 오차함수가 필요하고 본 실시예에서는 오차함수를 아래의 수학식 5로 정의한다.
[수학식 5]
Figure 112007506149477-PAT00027
이때,
Figure 112007506149477-PAT00028
i T(d;ki)는 수학식 3으로 표현되는 절대 반사율 모델로서 d를 변수로 갖는 ki의 함수로 표현되고,
Figure 112007506149477-PAT00029
i M(ki)는 측정된 신호로부터 획득하는 절대 반사율로 수학식 4를 통해 실험적으로 구하게 된다. 비선형 최소 자승법으로 수학식 5에서 d를 검색하는 방법은 여러 가지가 있지만, 본 실시예에서는 Levenberg와 Marquardt가 제안한 비선형 최소 자승법을 이용하고 이를 통해 박막의 두께(d)를 구하게 된다. 그 결과, 도 5b의 'x' 표시와 같이 측정된 값과 잘 맞음을 알 수 있다. 즉, 위와 같은 방법으로 임의의 형상을 갖은 박막두께 시편에 대해 두께 d를 반사광측정법의 원리를 이용해 구하게 된다.
다음으로는 도 2에서 제 2분광기를 통해 얻은 합성간섭광의 간섭무늬나, 도 3에서 셔터를 열은 상태에서 얻은 합성간섭광의 간섭무늬, 그리고, 도 4에서 바로 얻은 합성간섭광의 간섭무늬로부터 박막의 형상(h)을 구한다.
도 6a 및 도 6b는 박막의 형상을 구하는 과정을 설명하는 그래프이다.
도 6a와 같이 CCD에서 얻는 정보는 측정하고자 하는 박막시편의 기준면에 대한 간섭무늬로서 전술한 수학식 1로 표현된다. 따라서, 측정된 간섭무늬로부터 위상 성분인 Φ(h,d;k)만 뽑아내고 미리 측정해낸 박막 두께 d를 이용해 Ψ(d;k)값을 구해 빼줌으로서 원하는 2kh의 위상값만을 얻게 된다.
이에 대한 과정은 도 6b와 같다. 도 6b의 A그래프는 총 위상 값인 Φ(h,d;k)를 나타내고, C 그래프는 사전에 미리 측정된 박막두께 d에 의한 위상 성분 Ψ(d;k)를 나타낸다. 따라서, 총 위상 값인 Φ(h,d;k)에서 박막두께에 의한 위상 값인 Ψ(d;k)를 빼주게 되면, 최종적으로 박막형상에 관계된 B그래프인 2kh만 남게 되어 파수(k)에 대한 기울기를 구하게 되면 수학식 6과 같이 형상 값인 h가 구해진다.
[수학식 6]
Figure 112007506149477-PAT00030
본 실시예에서 제시한 방법은 기존에 널리 알려진 박막두께 측정법인 반사광측정법을 분산 백색광 간섭법에 적용한 방법으로서 박막두께가 수 nm로 얇아질 경우에도 기존의 방법보다 박막의 두께형상을 정확하게 측정할 수 있다는 장점이 있다. 또한 박막 두께 d와 형상 h를 간섭무늬에서 분리시킴으로써, 최적화 변수를 줄여 수렴속도를 높여 측정 속도가 매우 빠르다.
따라서, 본 발명은 초박막의 두께 및 형상에 대한 빠른 측정이 가능하고, 외부 환경이나 진동에 둔감한 것을 특징으로 한다.

Claims (12)

  1. 간섭광과 합성간섭광의 분리획득이 가능한 분산 백색광 간섭법을 이용한 박막의 두께 및 형상 측정방법에 있어서,
    상기 간섭광의 간섭무늬를 획득하여 상기 박막의 파장에 따른 광강도분포를 획득하는 단계;
    상기 획득된 파장에 따른 광강도분포를 통해 절대반사율을 구하는 단계;
    상기 절대반사율에 의해 박막의 두께(d)값을 구하는 단계;
    상기 합성간섭광의 간섭무늬로부터 두께 및 형상에 의한 제 1위상변화값을 추출하는 단계;
    상기 제 1위상변화값에 포함된 두께에 의한 제 2위상변화값을 추출하는 단계;
    상기 제 1위상변화값에서 상기 제 2위상변화값을 보상하여 형상에 의한 제 3위상변화값을 구하는 단계; 및
    상기 제 3위상변화값에서 형상(h)값을 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사광측정법에 근거한 분산 백색광 간섭법을 이용한 박막두께 및 형상측정방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 절대반사율(
    Figure 112007506149477-PAT00031
    (d;k))은
    Figure 112007506149477-PAT00032
    이고, 여기서 k는 파수이고 상기 절대반사율은 실리콘웨이퍼를 표준으로 삼고 파장에 따른 광강도분포를 동일 조건에서 측정하고 측정된 값을 보상해 주어 구해지는 것을 특징으로 하는 반사광측정법에 근거한 분산 백색광 간섭법을 이용한 박막두께 및 형상측정방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1위상변화값은
    상기 박막의 두께정보와 형상정보를 함께 포함하는 것을 특징으로 하는 반사광측정법에 근거한 분산 백색광 간섭법을 이용한 박막두께 및 형상측정방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제 2위상변화값은
    상기 박막의 두께정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사광측정법에 근거한 분산 백색광 간섭법을 이용한 박막두께 및 형상측정방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 제 3위상변화값은
    상기 박막의 형상정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사광측정법에 근거한 분산 백색광 간섭법을 이용한 박막두께 및 형상측정방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 3위상변화값에서 파수(k)에 대한 기울기를 구하여 형상값을 구하는 것을 특징으로 하는 반사광측정법에 근거한 분산 백색광 간섭법을 이용한 박막두께 및 형상측정방법.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1위상변화값은
    Figure 112007506149477-PAT00033
    이고 여기서, k는 파수, G0(k)와 G1(k)는 사용하는 광원의 주파수 특성에 관련된 항으로 각각 배경광과 가시도를 나타내고, cos함수 안에 변조된 위상인 Φ(h,d;k)는 박막의 두께(d) 및 형상(h)정보를 나타내며, Ψ(d,k)는 Φ(h,d;k)안에 포함된 박막두께에 의해 생성된 위상 변화를 뜻하는 것을 특징으로 하는 반사광측정법에 근거한 분산 백색광 간섭법을 이용한 박막두께 및 형상측정방법.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2위상변화값은
    Figure 112007506149477-PAT00034
    이고 여기서, rij는 i번째 매질에서 j번째 매질로 진행할 때, i,j 경계층에서의 프레넬 반사계수를 나타내고, N은 박막의 복소수 국절률, d는 박막 두께, θ 는 박막에 광이 입사되어 진행하는 각도를 나타내는 것을 특징으로 하는 반사광측정법에 근거한 분산 백색광 간섭법을 이용한 박막두께 및 형상측정방법.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 절대반사율은
    상기 박막의 두께(d)를 변수로 갖는 파수 k에 비선형 방정식인 것을 특징으로 하는 반사광측정법에 근거한 분산 백색광 간섭법을 이용한 박막두께 및 형상측정방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 실리콘웨이퍼의 광강도분포 Gref와 측정하고자 하는 박막의 광 강도 분포 Gsam을 박막의 절대 반사율
    Figure 112007506149477-PAT00035
    sam로 표현하면,
    Figure 112007506149477-PAT00036
    이고
    Figure 112007506149477-PAT00037
    sam을 구하면 박막 두께 d를 구할 수 있는 것을 특징으로 하는 반사광 측정법에 근거한 분산 백색광 간섭법을 이용한 박막두께 및 형상측정방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 절대반사율
    Figure 112007506149477-PAT00038
    (d;k)과
    Figure 112007506149477-PAT00039
    sam(k)의 오차가 최소화되도록 변수인 박막두께(d)를 검색하기 위한 오차함수는
    Figure 112007506149477-PAT00040
    이고, 여기서,
    Figure 112007506149477-PAT00041
    i T(d;ki)는 상기 절대 반사율인
    Figure 112007506149477-PAT00042
    (d;k)의 모델로서 d를 변수로 갖는 ki의 함수로 표현되고,
    Figure 112007506149477-PAT00043
    i M(ki)는 측정된 신호로부터 획득하는 절대 반사율인
    Figure 112007506149477-PAT00044
    sam로 구하는 것을 특징으로 하는 반사광측정법에 근거한 분산 백색광 간섭법을 이용한 박막두께 및 형상측정방법.
  12. 제 5항에 있어서,
    상기 제 3위상변화값은 [Φ(h,d;k)- Ψ(d;k)]로 주어지고 형상 h는
    Figure 112007506149477-PAT00045
    이고, 여기서, Φ(h,d;k)는 박막의 두께(d) 및 형상(h)에 의한 총 위상변화, Ψ(d;k)는 Φ(h,d;k)안에 포함된 박막두께에 의해 생성된 위상변화, k는 파수를 뜻하는 것을 특징으로 하는 반사광측정법에 근거한 분산 백색광 간섭법을 이용한 박막두께 및 형상측정방법.
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