KR20200070456A - 계측장치 및 그를 이용한 기판 분석 방법 - Google Patents

계측장치 및 그를 이용한 기판 분석 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 계측 장치 및 그를 이용한 기판 분석 방법을 개시한다. 그의 장치는, 레이저 빔을 생성하는 광원과, 상기 레이저 빔을 측정 레이저 빔과, 기준 레이저 빔으로 분리하는 빔 스플리터와, 상기 측정 레이저 빔을 수신하여 테라헤르츠 빔을 생성하는 안테나와, 상기 기준 레이저 빔과 상기 테라헤르츠 빔을 수신하고, 상기 테라헤르츠 빔이 세기에 따라 상기 기준 레이저 빔의 수직 편광 및 수평 편광을 변화시키는 전기 광학 소자와, 상기 수직 편광 및 상기 수평 편광의 비율에 대응되는 시간 영역 신호를 획득하는 스트리크 카메라를 포함한다

Description

계측장치 및 그를 이용한 기판 분석 방법{metrology equipment and method for analyzing substrate using the same}
본 발명은 반도체 소자의 계측장치 및 그의 분석방법에 관한 것으로, 상세하게는 기판의 저항을 비접촉 방식으로 측정하는 계측장치 및 그를 이용한 기판 분석 방법에 관한 것이다.
반도체 공정이 미세화 및 복잡화됨에 따라, 반도체 소자에 생성된 결함을 검사하는 것이 필수적이다. 반도체 소자 상의 결함을 검출함으로써, 반도체 소자의 신뢰성을 향상시키고, 공정 수율을 높일 수 있다. 반도체 기판 상의 결함은 광학적 방법(optical method)을 이용하여 검사할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 계측시간 및/또는 검사시간을 단축시킬 수 있는 계측장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 계측장치를 개시한다. 그의 장치는, 레이저 빔을 생성하는 광원; 상기 레이저 빔을 측정 레이저 빔과, 기준 레이저 빔으로 분리하는 빔 스플리터; 상기 측정 레이저 빔을 수신하여 테라헤르츠 빔을 생성하는 안테나; 상기 기준 레이저 빔과 상기 테라헤르츠 빔을 수신하고, 상기 테라헤르츠 빔이 세기에 따라 상기 기준 레이저 빔의 수직 편광 및 수평 편광을 변화시키는 전기 광학 소자; 및 상기 수직 편광과, 상기 수평 편광의 비율에 대응되는 시간 영역 신호를 획득하는 스트리크 카메라를 포함한다.
본 발명의 일 에에 따른 계측 장치는, 제 1 펄스를 갖는 레이저 빔을 생성하는 광원; 상기 레이저 빔을 측정 레이저 빔과, 기준 레이저 빔으로 분리하는 빔 스플리터; 상기 측정 레이저 빔을 수신하여 테라헤르츠 빔을 생성하고, 사기 테라헤르츠 빔을 대상물에 제공하여 상기 제 1 펄스와 다른 제 2 펄스를 생성하는 안테나; 상기 기준 레이저 빔의 상기 제 1 펄스의 폭을 확장하는 펄스 확장기; 상기 기준 레이저 빔을 수신하여 상기 기준 레이저 빔의 수직 편광과 수평 편광을 생성하는 파장 플레이트; 상기 기준 레이저 빔과 상기 테라헤르츠 빔을 수신하고, 상기 테라헤르츠 빔의 상기 제 2 펄스에 따라 상기 기준 레이저 빔의 상기 수직 편광의 펄스 및 상기 수평 편광의 펄스를 변화시키는 전기 광학 소자; 및 상기 수직 편광과, 상기 수평 편광을 검출하여 상기 수직 편광의 펄스와, 상기 수평 편광의 펄스의 비율에 대응되는 시간 영역 신호를 획득하는 스트리크 카메라를 포함한다.
본 발명의 일 에에 따른 기판 분석 방법은, 기판에 투과되는 테라헤르츠 빔, 및 상기 테라헤르츠 빔과 동일한 방향의 기준 레이저 빔을 이용하여 시간 영역 신호를 획득하는 단계; 상기 시간 영역 신호를 퓨리에 변환하여 실수 및 허수 전도도 스펙트럼들을 계산하는 단계; 상기 실수 및 허수 전도도 스펙트럼들을 분석하여 제 1 내지 제 3 전기 전도도들을 획득하는 단계; 및 상기 제 1 내지 제 3 전기 전도도들을 이용하여 제 1 내지 3 전기적 특성들을 계산하는 단계를 포함한다.
본 발명의 개념에 따른 계측장치의 스트리크 카메라는 테라헤르츠 빔의 세기에 따른 기준 레이저 빔의 수직 편광과 수평 편광의 제 1 및 제 2 검출 신호들을 단일 샷 이미지로 획득하여 기판의 계측시간 및/또는 검사시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 계측 장치의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 펄스 확대기의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 전자 광학 소자의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 기준 레이저 빔의 펄스와 테라헤르츠 빔의 펄스를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 1의 스트리크 카메라의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 검출 신호들에 의해 표시되는 단일 샷 이미지의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 7은 도 1의 스트리크 카메라의 제어부에 의해 획득되는 시간 영역 신호의 일 예를 보여주는 그래프이다.
도 8은 도 1의 기판의 분석 방법을 주는 플로우 챠트이다.
도 9는 도 1의 기판 및 테라헤르츠 빔의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 10은 도 7의 시간 영역 신호를 획득하는 단계의 일 예를 보여주는 플로우 챠트이다.
도 11a 및 도 11b는 도 7의 시간 영역 신호로부터 계산되는 실수 스펙트럼과 허수 스펙트럼을 각각 보여주는 그래프들이다.
도 12a 및 도 12b는 도 11a 및 도 11b의 실수 및 허수 스펙트럼의 제 1 내지 제 3 실수 및 허수 스펙트럼들을 보여주는 그래프들이다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 계측 장치(100)의 일 예를 보여준다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 계측장치(100)는 펨토초 레이저(femtosecond laser) 측정 장치, 또는 (terahertz waves) 측정 장치일 수 있다. 일 예로, 상기 계측 장치(100)는 광원(10), 빔 스플리터(20), 안테나(30), 펄스 확대기(40), 리트로 리플렉터들(50), 파장 플레이트(60), 전자 광학 소자(70), 월라스톤 프리즘(Wollaston prism, 80), 및 스트리크 카메라(90)를 포함할 수 있다.
상기 광원(10)은 레이저 장치일 수 있다. 예를 들어, 상기 광원(10)은 레이저 빔(12)을 생성할 수 있다. 상기 레이저 빔(12)은 모드 로킹된(mode locked) 펨토초 레이저 빔, 또는 근적외선 펨토초 레이저 빔일 수 있다. 이와 달리, 상기 레이저 빔(12)은 페타헤르츠(fHz) 빔일 수 있다. 상기 레이저 빔(12)은 약 800nm 정도의 파장을 가질 수 있다. 또한, 상기 레이저 빔(12)은 약 1KHz 또는 약 1MHz의 펄스를 가질 수 있다.
상기 빔 스플리터(20)는 상기 광원(10)과 상기 펄스 확대기(40) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 빔 스플리터(20)는 하프 미러일 수 있다. 상기 빔 스플리터(20)는 상기 레이저 빔(12)의 일부를 상기 펄스 확대기(40)로 투과하고, 상기 레이저 빔(12)의 나머지 일부를 상기 안테나(30)에 반사할 수 있다. 일 예로, 상기 빔 스플리터(20)는 상기 레이저 빔(12)을 측정 레이저 빔(22)과 기준 레이저 빔(24)으로 분리시킬 수 있다. 상기 측정 레이저 빔(22)과 상기 기준 레이저 빔(24)은 펨토초 레이저 빔일 수 있다. 상기 측정 레이저 빔(22)의 세기는 상기 기준 레이저 빔(24)의 세기와 동일할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않을 수 있다. 상기 측정 레이저 빔(22)은 상기 안테나(30)에 제공되고, 상기 기준 레이저 빔(24)은 상기 펄스 확대기(40)에 제공될 수 있다.
상기 안테나(30)는 상기 측정 레이저 빔(22)을 수신하여 테라헤르츠 빔(36)을 생성할 수 있다. 상기 테라헤르츠 빔(36)은 제 1 시준 미러들(32)에 제공될 수 있다. 상기 테라헤르츠 빔(36)은 약 0.1mm 내지 약 1mm의 파장을 가질 수 있다. 상기 테라헤르츠 빔(36)은 상기 기준 레이저 빔(24)의 파장보다 긴 파장을 갖는 피코초 레이저 빔일 수 있다. 상기 테라헤르츠 빔(36)은 상기 기준 레이저 빔(24)의 주파수보다 낮은 주파수를 가질 수 있다.
상기 제 1 시준 미러들(32)은 상기 테라헤르츠 빔(36)을 기판(W)에 시준(collimate)할 수 있다. 상기 제 1 시준 미러들(32)은 off-axis parabolic 미러들을 포함할 수 있다.
상기 기판(W)은 실리콘 웨이퍼를 포함할 수 있다. 상기 기판(W)은 스테이지(38) 상에 제공될 수 있다. 상기 테라헤르츠 빔(36)은 상기 기판(W)을 투과할 수 있다. 상기 투과된 테라헤르츠 빔(36)은 상기 기판(W)에 대한 정보를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 테라헤르츠 빔(36)의 펄스(도 4의 35)의 폭은 상기 기판(W)을 통해 변화될 수 있다. 상기 테라헤르츠 빔(36)은 제 2 시준 미러들(34)에 제공될 수 있다.
상기 제 2 시준 미러들(34)은 상기 테라헤르츠 빔(36)을 상기 전자 광학 소자(70)에 시준할 수 있다. 상기 제 2 시준 미러들(34)은 off-axis parabolic 미러들을 포함할 수 있다.
상기 빔 스플리터(20)와 상기 펄스 확대기(40) 사이에 제 1 미러들(26)이 제공될 수 있다. 상기 기준 레이저 빔(24)은 상기 제 1 미러들(26)에 제공되고, 제 1 미러들(26)은 상기 기준 레이저 빔(24)을 상기 펄스 확대기(40)에 반사할 수 있다.
상기 펄스 확대기(40)는 상기 제 1 미러들(26)과 상기 리트로 리플렉터(50) 사이에 배치될 수 있다. 상기 펄스 확대기(40)는 상기 기준 레이저 빔(24)의 펄스(도 4의 25)의 폭을 시간적으로 확대 및/또는 분산시킬 수 있다.
도 2는 도 1의 펄스 확대기(40)의 일 예를 보여준다.
도 2를 참조하면, 상기 펄스 확대기(40)는 복수개의 격자들(42), 및 처프 미러(44)를 포함할 수 있다. 상기 격자들(42)은 서로 대향하여 배치될 수 있다. 상기 격자들(42)은 상기 기준 레이저 빔(24)을 회절시킬 수 있다. 상기 처프 미러(44)는 상기 격자들(42)의 후단에 배치될 수 있다. 상기 처프 미러(44)는 상기 회절된 기준 레이저 빔(24)을 상기 격자들(42)에 다시 반사할 수 있다. 상기 격자들(42)과 상기 처프 미러(44)는 상기 기준 레이저 빔(24)의 펄스(도 4의 25)의 폭을 시간적으로 확장 및/또는 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 격자들(42)과 상기 처프 미러(44)는 상기 기준 레이저 빔(24)의 펄스(25)의 폭을 약 2배 이상으로 확대할 수 있다. 상기 기준 레이저 빔(24)의 펄스(25)의 폭은 상기 테라헤르츠 빔(36)의 펄스(35)보다 클 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 상기 펄스 확대기(40)와 상기 리트로 리플렉터들(50) 사이에 제 2 미러(28)가 제공될 수 있다. 상기 제 2 미러(28)는 상기 기준 레이저 빔(24)을 상기 리트로 리플렉터들(50)에 반사할 수 있다.
상기 리트로 리플렉터들(50)은 상기 기준 레이저 빔(24)을 반사하여 상기 기준 레이저 빔(24)의 펄스(25)를 상기 테라헤르츠 빔(36)의 펄스(35)에 중첩시킬 수 있다. 상기 리트로 리플렉터들(50)은 시간차 스테이지(미도시) 상에 배치되고, 상기 리트로 리플렉터들(50)간의 거리는 상기 기준 레이저 빔(24)의 펄스(25)와 상기 테라헤르츠 빔(36)의 펄스(35)를 중첩시키도록 조절될 수 있다.
상기 리트로 리플렉터들(50)와 상기 파장 플레이트(60) 사이에 제 3 미러(62)가 제공될 수 있다 상기 제 3 미러(62)는 상기 기준 레이저 빔(24)을 상기 파장 플레이트(60)에 반사할 수 있다.
상기 파장 플레이트(60)는 상기 리트로 리플렉터들(50)과 상기 전자 광학 소자(70) 사이에 배치될 수 있다. 상기 파장 플레이트(60)는 상기 기준 레이저 빔(24)의 편광 상태를 변경할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 파장 플레이트(60)는 λ/4 파장 플레이트일 수 있다. 상기 파장 플레이트(60)는 상기 기준 레이저 빔(24)의 편광 방향을 π/2 변화시킬 수 있다. 상기 파장 플레이트(60)는 상기 기준 레이저 빔(24)의 수직 편광(21)과 수평 편광(23)을 생성할 수 있다. 상기 파장 플레이트(60)는 상기 기준 레이저 빔(24)을 제 4 미러(63)에 제공할 수 있다. 이와 달리, 상기 파장 플레이트(60)은 λ/2 파장 플레이트일 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않을 수 있다.
상기 파장 플레이트(60)와 상기 전자 광학 소자(70) 사이에 상기 제 4 미러(63)가 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 제 4 미러(63)는 하프 미러일 수 있다. 상기 제 4 미러(63)는 상기 기준 레이저 빔(24)의 방향을 상기 테라헤르츠 빔(36)의 방향과 동일하게 만들 수 있다. 상기 제 4 미러(63)는 상기 기준 레이저 빔(24)을 상기 전자 광학 소자(70)에 반사할 수 있다. 또한, 상기 제 4 미러(63)는 상기 제 2 시준 미러들과 상기 전자 광학 소자(70) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제 4 미러(63)는 상기 테라헤르츠 빔(36)을 상기 전자 광학 소자(70)에 투과시킬 수 있다.
도 3은 도 1의 전자 광학 소자(70)의 일 예를 보여준다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 전자 광학 소자(70)는 상기 파장 플레이트(60)와 상기 월라스톤 프리즘(80) 사이에 배치될 수 있다. 상기 전자 광학 소자(70)는 기준 레이저 빔(24)과 상기 테라헤르츠 빔(36)을 수신할 수 있다. 일 예로, 상기 기준 레이저 빔(24)의 빔 사이즈는 상기 테라헤르츠 빔(36)의 빔 사이즈보다 작을 수 있다.
도 4는 도 3의 기준 레이저 빔(24)의 펄스(25)와 테라헤르츠 빔(36)의 펄스(35)를 보여준다.
도 4를 참조하면, 상기 기준 레이저 빔(24)의 펄스(25)와 상기 테라헤르츠 빔(36)의 펄스(35)는 시간적 및/또는 공간적으로 겹치거나 중첩될 수 있다. 상기 기준 레이저 빔(24)의 펄스(25)의 폭은 상기 테라헤르츠 빔(36)의 펄스(35)의 폭보다 클 수 있다. 예를 들어, 상기 기준 레이저 빔(24)의 펄스(25)의 폭은 상기 테라헤르츠 빔(36)의 펄스(35)의 폭보다 2배이상 클 수 있다.
예를 들어, 상기 전자 광학 소자(70)는 ZnTe, GaP, LiNbO3, 또는 GaSe를 포함할 수 있다. 상기 전자 광학 소자(70)는 광학적 커 효과(Kerr effects)를 이용하여 상기 기준 레이저 빔(24)의 펄스(25)와 상기 테라헤르츠 빔(36)의 펄스(35)를 간섭시킬 수 있다. 상기 테라헤르츠 빔(36)의 펄스(35)는 상기 전자 광학 소자(70)의 광학적 커 게이팅을 유도하여 상기 기준 레이저 빔(24)의 수직 편광(21)과 수평 편광(23)의 비율을 변화시킬 수 있다. 즉, 상기 전자 광학 소자(70)는 상기 테라헤르츠 빔(36)의 세기에 따라 상기 기준 레이저 빔(24)의 수직 편광(21)과 수평 편광(23)의 비율을 변화시킬 수 있다. 또한, 상기 전자 광학 소자(70)는 상기 테라헤르츠 빔(36)의 펄스(35)에 따라 상기 기준 레이저 빔(24)의 수직 편광(21)과 수평 편광(23)의 비율을 변화시킬 수 있다. 상기 테라헤르츠 빔(36)의 세가가 약하면, 상기 기준 레이저 빔(24)의 수직 편광(21)과 상기 수평 편광(23)은 동일한 비율을 가질 수 있다. 상기 테라헤르츠 빔(36)의 세기가 증가하면, 상기 수직 편광(21)은 상기 수평 편광(23)에 비해 증가할 수 있다. 이와 달리, 상기 수평 편광(23)은 상기 수직 편광(21)에 비해 증가할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 월라스톤 프리즘(80)은 상기 전자 광학 소자(70)와 상기 스트리크 카메라(90) 사이에 배치될 수 있다. 상기 월라스톤 프리즘(80)은 상기 기준 레이저 빔(24)을 수신하여 상기 기준 레이저 빔(24)의 상기 수직 편광(21)과 상기 수평 편광(23)을 분리시킬 수 있다.
상기 월라스톤 프리즘(80)과 상기 스트리크 카메라(90) 사이에 제 5 미러(64)가 제공될 수 있다. 상기 제 5 미러(64)는 상기 수직 편광(21)과 상기 수평 편광(23)을 상기 스트리크 카메라(90)에 반사할 수 있다.
상기 스트리크 카메라(90)는 상기 수직 편광(21)과 상기 수평 편광(23)을 검출할 수 있다. 상기 스트리크 카메라(90)는 상기 테라헤르츠 빔(36)에 투과된 상기 기판(W)의 일부분에 대한 상기 기준 레이저 빔(24)의 세기의 변화를 측정할 수 있다. 일 예로, 상기 스트리크 카메라(90)는 상기 기준 레이저 빔(24)의 상기 수직 편광(21)과 상기 수평 편광(23)의 비율을 검출할 수 있다.
도 5는 도 1의 스트리크 카메라(90)의 일 예를 보여준다.
도 5를 참조하면, 상기 스트리크 카메라(90)는 포토 캐소드(92), 애노드 메시(94), 타이밍 슬릿(96) 및 결상 소자(98)를 포함할 수 있다.
상기 포토 캐소드(92)는 상기 기준 레이저 빔(24)의 상기 수직 편광(21)과, 상기 수평 편광(23)을 수신할 수 있다. 상기 포토 캐소드(92)는 상기 수직 편광(21)과, 상기 수평 편광(23)의 광전 효과를 이용하여 광 전자들(91)를 생성할 수 있다. 상기 광 전자들(91)의 개수는 상기 수직 편광(21)의 펄스(27)와 상기 수평 편광(23)의 펄스(29)의 크기 또는 세기에 비례할 수 있다.
상기 애노드 메시(94)는 상기 포토 캐소드(92)와 상기 타이밍 슬릿(96) 사이에 배치될 수 있다. 상기 애노드 메시(94)는 상기 광 전자들(91)을 상기 타이밍 슬릿(96)으로 가속시킬 수 있다.
상기 타이밍 슬릿(96)은 상기 애노드 메시(94)와 상기 결상 소자(98) 사이에 배치될 수 있다. 상기 타이밍 슬릿(96)은 상기 가속된 광 전자들(91)을 시간에 따라 편향시킬 수 있다. 상기 타이밍 슬릿(96)은 상기 광 전자들(91)을 상기 결상 소자(98)에 스위핑시킬 수 있다. 상기 스위핑되는 광 전자들(91)의 시간 차이(time delay, △t) 및/또는 시간 변화는 결상 소자(98) 내의 공간 변화(△x)차이로 기록될 수 있다.
상기 결상 소자(98)는 상기 광 전자들(91)을 검출하여 검출 신호들(110)를 획득할 수 있다. 상기 검출 신호들(110)은 상기 기준 레이저 빔(24)의 시간 차이(△t)에 따른 상기 수직 편광(21)과 상기 수평 편광(23)의 시간 영역 신호들일 수 있다. 이와 달리, 상기 검출 신호들(110)은 상기 수직 편광(21)의 펄스(27)와 상기 수평 편광(23)의 펄스(29)의 시간 영역 신호들일 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 검출 신호들(110)은 제 1 검출 신호(111)와 제 2 검출 신호(113)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 검출 신호(111)는 상기 수직 편광(21)의 펄스(27)를 통해 획득될 수 있다. 상기 제 2 검출 신호(113)는 상기 수평 편광(23)의 펄스(27)를 통해 획득될 수 있다.
도 6은 도 5의 검출 신호들(110)에 의해 표시되는 단일 샷 이미지(112)의 일 예를 보여준다.
도 6을 참조하면, 상기 제 1 검출 신호(111), 및 상기 제 2 검출 신호(113)는 단일 샷 이미지(112)로 나타나거나 표시될 수 있다. 상기 스트리크 카메라(90)는 상기 테라헤르츠 빔(36)의 펄스(35)와 상기 기준 레이저 빔(24)의 펄스(25)의 시간차(time difference)의 스캐닝 없이 상기 제 1 검출 신호(111), 및 상기 제 2 검출 신호(113)를 상기 단일 샷 이미지(112)로 획득하여 상기 기판(W)의 계측 시간 및/또는 검사 시간을 단축시킬 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 단일 샷 이미지(112)는 수직 편광 이미지(114)와 수평 편광 이미지(116)를 포함할 수 있다. 상기 수직 편광 이미지(114)와 상기 수평 편광 이미지(116)는 상기 단일 샷 이미지(112) 내에서 라인 모양으로 표시될 수 있다. 상기 수직 편광 이미지(114)는 상기 수직 편광(21)의 상기 제 1 검출 신호(111)에 의해 획득되고, 상기 수평 편광 이미지(116)는 수평 편광(23)의 상기 제 2 검출 신호(113)에 의해 획득될 수 있다. 또한, 상기 수직 편광 이미지(114)는 상기 검출 신호(111)에 의해 표시되고, 상기 수평 편광 이미지(116)는 상기 수평 편광(23)의 시간 영역 신호에 의해 표시될 수 있다.
도 7은 도 1의 스트리크 카메라(90)의 제어부에 의해 획득되는 시간 영역 신호(118)의 일 예를 보여준다.
도 7을 참조하면, 상기 스트리크 카메라(90)의 제어부는 상기 제 1 검출 신호(111)와 상기 제 2 검출 신호(113)의 비율에 대응되는 시간 영역 신호(118)를 획득할 수 있다. 상기 시간 영역 신호(118)는 약 2ps(picosecond)의 시간에 대한 전기장의 세기로 표시될 수 있다. 상기 시간 영역 신호(118)는 약 10 내지 약 100ps의 시간에 대한 전기장의 세기로 표시될 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않을 수 있다. 상기 시간 영역 신호(118)는 상기 기준 레이저 빔(24)의 시간 변화(△t)에 따른 상기 수직 편광(21)과 상기 수평 편광(23)의 비율에 대응될 수 있다. 이와 달리, 상기 시간 영역 신호(118)는 상기 수직 편광(21)의 펄스(27)와 상기 수평 편광(23)의 펄스(29)의 비율에 대응될 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 시간 영역 신호(118)를 이용하여 상기 기판(W)의 전기적인 특성을 분석할 수 있다. 전기적인 특성은 상기 기판(W)의 저항 값, 굴절률, 및 전하 캐리어의 트랩 사이트를 포함할 수 있다.
이하, 시간 영역 신호(118)를 이용한 상기 기판(W)의 분석 방법을 설명한다.
도 8은 도 1의 기판(W)의 분석 방법을 보여준다.
도 8을 참조하면, 상기 기판(W)의 분석 방법은, 상기 시간 영역 신호(118)를 획득하는 단계(S110), 상기 시간 영역 신호(118)를 퓨리에 변환하여 실수 및 허수 스펙트럼들(130)을 계산하는 단계(S120), 상기 실수 및 허수 스펙트럼들을 분석하여 제 1 내지 제 3 실수 및 허수 스펙트럼들을 획득하는 단계(S130), 및 제 1 내지 3 전기적 특성들을 계산하는 단계(S140)를 포함할 수 있다.
도 9는 도 1의 기판(W) 및 테라헤르츠 빔(36)의 일 예를 보여준다.
도 1, 도 8 및 도 9를 참조하여 상기 테라헤르츠 빔(36)이 상기 기판(W)에 투과되어 상기 기준 레이저 빔(24)과 동일한 방향으로 제공되면, 상기 제어부는 상기 기판(W)의 해당 위치에서의 시간 영역 신호(118)를 획득한다(S110). 예를 들어, 상기 기판(W)은 제 1 내지 제 3 층들(102, 104, 106)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 층(102)은 실리콘 웨이퍼이고, 상기 제 2 층(104)은 도전 층이고, 상기 제 3 층(106)은 유전체 층일 수 있다. 이와 달리, 상기 기판(W)은 제 1 내지 제 n 층들(102, 104, 106 ···)을 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않을 수 있다.
도 10은 도 7의 시간 영역 신호(118)를 획득하는 단계(S110)의 일 예를 보여준다.
도 10을 참조하면, 상기 시간 영역 신호(118)를 획득하는 단계(S110)는 상기 제 1 검출 신호(111), 및 제 2 검출 신호(113)를 획득하는 단계(S112), 및 상기 제 1 검출 신호(111), 및 제 2 검출 신호(113)의 비율을 계산하는 단계(S114)를 포함할 수 있다.
도 5, 도 6 및 도 10을 참조하면, 상기 제어부는 상기 결상 소자(98)를 통해 상기 제 1 검출 신호(111), 및 제 2 검출 신호(113)를 획득한다(S112). 상기 제 1 검출 신호(111), 및 상기 제 2 검출 신호(113)는 표시장치를 통해 수직 편광 이미지(114), 및 수평 편광 이미지(116)로 표시될 수 있다.
다음, 상기 제어부는 상기 제 1 검출 신호(111), 및 상기 제 2 검출 신호(113)의 비율을 계산하여 상기 시간 영역 신호(118)를 획득한다(S114). 상기 제 1 검출 신호(111), 및 상기 제 2 검출 신호들(113)의 비율은 상기 테라헤르츠 빔(36)의 시간 차이(△t)에 따라 계산될 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 도 7의 시간 영역 신호(118)로부터 계산되는 실수 스펙트럼(120)과, 허수 스펙트럼(130)을 각각 보여준다.
도 9, 도 11a 및 도 11b를 참조하면, 제어부는 상기 시간 영역 신호(118)를 퓨리에 변환하여 실수 스펙트럼(120)과, 허수 스펙트럼(130)을 계산한다(S120). 상기 실수 스펙트럼(120), 및 상기 허수 스펙트럼(130)의 각각은 약 0 내지 6 THz의 주파수에 대한 전기 전도도로 표시될 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 도 11a 및 도 11b의 실수 스펙트럼(120), 및 허수 스펙트럼(130)의 제 1 내지 제 3 실수 및 허수 스펙트럼들(122, 124, 126, 132, 134, 136)을 보여준다.
도 8, 도 12a 및 도 12b를 참조하면, 상기 제어부는 상기 실수 스펙트럼(120), 및 상기 허수 스펙트럼(130)을 분석하여 제 1 내지 제 3 층들(102, 104, 106)의 제 1 내지 제 3 실수 스펙트럼들(122, 124, 126)과, 제 1 내지 제 3 허수 스펙트럼들(132, 134, 136)을 획득한다(S130). 이와 달리, 상기 기판(W)이 제 1 내지 제 n 층들(102, 104, 106 ···)을 포함할 경우, 상기 제어부는 제 1 내지 제 n 실수 스펙트럼들(112, 124, 126 ···)과, 제 1 내지 제 n 허수 스펙트럼들(132, 134, 136 ···)을 획득할 수 있다. 상기 제 1 내지 제 3 실수 스펙트럼들(122, 124, 126)과, 상기 제 1 내지 제 3 허수 스펙트럼들(132, 134, 136)의 각각은 약 0 내지 6 THz의 주파수에 대한 전기 전도도로 표시될 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 실수 스펙트럼(120), 및 상기 허수 스펙트럼(130)은 글로벌 분석 방법으로 분석될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 내지 제 3 실수 및 허수 스펙트럼들(122, 124, 126, 132, 134, 136)은 상기 실수 스펙트럼(120), 및 상기 허수 스펙트럼(130)과 미리 저장된 기본 설정(basis set) 값들의 선형적 조합에 의해 계산될 수 있다. 상기 기본 설정 값들은 상기 제 1 내지 제 3 층들(102, 104, 106) 각각의 모델링 방법을 통해 미리 계산되어 데이터 베이스에 저장될 수 있다. 상기 모델링 방법은 Plasmon 모델(ex, Drude-Lorentz 모델의 확장된 형태(type))를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 내지 제 3 실수 스펙트럼들(122, 124, 126)과 상기 제 1 내지 제 3 허수 스펙트럼들(132, 134, 136)은 상기 실수 스펙트럼(120), 및 상기 허수 스펙트럼(130)의 최소 제곱(least square) 최적화 방법을 통해 계산될 수 있다. 상기 최소 제곱 최적화 방법은 상기 모델링 방법에서의 변수들(parameters)을 상기 실수 스펙트럼(120), 및 상기 허수 스펙트럼(130)에 공유시켜 제 1 내지 제 3 실수 스펙트럼들(122, 124, 126)과, 제 1 내지 제 3 허수 스펙트럼들(132, 134, 136)을 피팅하는 방법일 수 있다. 상기 최적화 방법은 상기 제 1 내지 제 3 층들(102, 104, 106)의 성분들 사이의 상관성을 감소시키고, 오버 피팅(over-fitting)을 감소시킬 수 있다.
다음, 상기 제어부는 상기 제 1 내지 제 3 실수 스펙트럼들(122, 124, 126)과 상기 제 1 내지 제 3 허수 스펙트럼들(132,134, 136)을 이용하여 상기 제 1 내지 제 3 층들(102, 104, 106)의 전기적 특성들을 계산한다(S140). 이와 달리, 상기 제어부는 상기 제 1 내지 제 3 실수 스펙트럼들(122, 124, 126···)과, 상기 제 1 내지 제 n 허수 스펙트럼들(132, 134, 136· ··)을 이용하여 상기 제 1 내지 제 n 층들(102, 104, 106 ···)의 전기적 특성들을 계산할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않을 수 있다. 상기 제 1 내지 제 3 실수 스펙트럼들(122, 124, 126)과, 상기 제 1 내지 제 3 허수 스펙트럼들(132, 134, 136)이 테라헤르츠의 주파수에 따른 전도도들(conductivities)로 나타날 경우, 상기 제어부는 상기 제 1 내지 제 3 실수 스펙트럼들(122, 124, 126)과, 상기 제 1 내지 제 3 허수 스펙트럼들(132, 134, 136)의 절대 값들을 상기 제 1 내지 제 3 층들(102, 104, 106)의 전도도들로 계산할 수 있다. 상기 제어부는 상기 제 1 내지 제 3 층들(102, 104, 106)의 전도도들의 역수를 상기 제 1 내지 제 3 층들(102, 104, 106)의 저항 값들로 계산할 수 있다. 나아가, 상기 제어부는 상기 저항 값들을 이용하여 상기 제 1 내지 제 3 층들(102, 104, 106)의 두께 및 면적들을 계산할 수도 있다.
마지막으로, 상기 제어부는 상기 제 1 내지 제 3 실수 스펙트럼들(122, 124, 126)과, 상기 제 1 내지 제 3 허수 스펙트럼들(132,134, 136)을 미리 저장된 제 1 내지 제 3 실수 기준 스펙트럼들과, 제 1 내지 제 3 허수 기준 스펙트럼들에 각각 비교하여 상기 기판(W)의 불량을 판별한다(S150). 상기 제 1 내지 제 3 실수 스펙트럼들(122, 124, 126)과 상기 제 1 내지 제 3 실수 기준 스펙트럼들의 각각이 오차 범위 내에서 서로 일치하고, 상기 제 1 내지 제 3 허수 스펙트럼들(132,134, 136)과 제 1 내지 제 3 허수 기준 스펙트럼들의 각각이 오차 범위 내에서 서로 일치할 경우, 상기 제어부는 상기 기판(W)의 불량이 없는 것으로 판별할 수 있다. 상기 제 1 내지 제 3 실수 스펙트럼들(122, 124, 126)과 상기 제 1 내지 제 3 실수 기준 스펙트럼들의 각각이 서로 일치하지 않거나, 상기 제 1 내지 제 3 허수 스펙트럼들(132,134, 136)과 제 1 내지 제 3 허수 기준 스펙트럼들의 각각이 서로 일치하지 않을 경우, 상기 제어부는 상기 기판(W)의 불량이 있는 것으로 판별할 수 있다. 이와 달리, 상기 제어부는 상기 제 1 내지 제 3 층들(102, 104, 106)의 전기적 특성들을 미리 저장된 기준 특성들과 비교하여 상기 제 1 내지 제 3 층들(102, 104, 106)의 불량을 판별할 수 있다.
도시되지는 않았지만, 상기 스테이지(38)은 상기 기판(W)을 이동시키고, 상기 계측 장치(100)는 상기 기판(W)의 다른 위치에 상기 테라헤르츠 빔(36)을 제공하여 상기 기판(W)을 분석할 수 있다. 상기 계측 장치(100)는 단계(S110) 내지 단계(S150)를 수행하여 상기 기판(W)의 다른 위치에서의 불량 여부를 판별할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 레이저 빔을 생성하는 광원;
    상기 레이저 빔을 측정 레이저 빔과, 기준 레이저 빔으로 분리하는 빔 스플리터;
    상기 측정 레이저 빔을 수신하여 테라헤르츠 빔을 생성하는 안테나;
    상기 기준 레이저 빔과 상기 테라헤르츠 빔을 수신하고, 상기 테라헤르츠 빔이 세기에 따라 상기 기준 레이저 빔의 수직 편광 및 수평 편광을 변화시키는 전기 광학 소자; 및
    상기 수직 편광과, 상기 수평 편광의 비율에 대응되는 시간 영역 신호를 획득하는 스트리크 카메라를 포함하는 계측 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 레이저 빔은 상기 테라헤르츠 빔의 빔 사이즈보다 작은 빔 사이즈를 갖는 계측 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔 스플리터와 상기 전기 광학 소자 사이에 배치되고, 상기 기준 레이저 빔의 펄스 폭을 확장하는 펄스 확장기를 더 포함하는 계측 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 펄스 확장기와 상기 전기 광학 소자 사이에 배치되고, 상기 기준 레이저 빔의 펄스와 상기 테라헤르츠 빔의 펄스를 중첩하는 리터로 리플렉터를 더 포함하는 계측 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 리터로 리플렉터와 상기 전기 광학 소자 사이에 배치되고, 상기 기준 레이저 빔의 상기 수직 편광, 및 상기 수평 편광을 생성하는 파장 플레이트를 더 포함하는 계측 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 광학 소자와 스트릭크 카메라 사이에 배치되고, 상기 수직 편광과 상기 수평 편광을 분리하는 월라스톤 프리즘을 더 포함하는 계측 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나와 기판 사이에 배치되고 상기 테라헤르츠 빔을 기판에 제공하는 제 1 시준 거울들; 및
    상기 기판과 상기 전기 광학 소자 사이에 배치되고, 상기 테라헤르츠 빔을 상기 전기 광학 소자에 제공하는 제 2 시준 거울들을 더 포함하는 계측 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 시준 거울들과 상기 전기 광학 소자 사이에 배치되어 상기 테라헤르츠 빔을 상기 전기 광학 소자에 투과하고, 상기 기준 레이저 빔을 상기 전기 광학 소자에 반사하는 미러를 더 포함하는 계측 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 시준 거울들 사이에 배치되고, 상기 기판을 수납하는 스테이지를 더 포함하는 계측 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 레이저 빔은 펨토초 레이저 빔이고,
    상기 테라헤르츠 빔은 상기 펨토초 레이저 빔의 파장보다 긴 파장을 갖는 피코초 레이저 빔인 계측 장치.
  11. 제 1 펄스를 갖는 레이저 빔을 생성하는 광원;
    상기 레이저 빔을 측정 레이저 빔과, 기준 레이저 빔으로 분리하는 빔 스플리터;
    상기 측정 레이저 빔을 수신하여 테라헤르츠 빔을 생성하고, 사기 테라헤르츠 빔을 대상물에 제공하여 상기 제 1 펄스와 다른 제 2 펄스를 생성하는 안테나;
    상기 기준 레이저 빔의 상기 제 1 펄스의 폭을 확장하는 펄스 확장기;
    상기 기준 레이저 빔을 수신하여 상기 기준 레이저 빔의 수직 편광과 수평 편광을 생성하는 파장 플레이트;
    상기 기준 레이저 빔과 상기 테라헤르츠 빔을 수신하고, 상기 테라헤르츠 빔의 상기 제 2 펄스에 따라 상기 기준 레이저 빔의 상기 수직 편광의 펄스 및 상기 수평 편광의 펄스를 변화시키는 전기 광학 소자; 및
    상기 수직 편광과, 상기 수평 편광을 검출하여 상기 수직 편광의 펄스와, 상기 수평 편광의 펄스의 비율에 대응되는 시간 영역 신호를 획득하는 스트리크 카메라를 포함하는 계측 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 기준 레이저 빔은 상기 테라헤르츠 빔의 주파수보다 높은 주파수를 갖는 페타헤르츠 빔인 계측 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 펄스 확대기는:
    상기 기준 레이저 빔을 회절시키는 복수개의 그레이팅들; 및
    상기 회절된 상기 기준 레이저 빔을 상기 그레이팅들에 반사하는 처프 미러를 포함하는 계측 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 스트리크 카메라는:
    상기 기준 레이저 빔을 수신하여 광 전자를 생성하는 포토 캐소드;
    상기 광 전자를 가속하는 애노드 메시;
    상기 가속된 광 전자를 시간에 따라 편향시키는 타이밍 슬릿; 및
    상기 편향된 광 전자를 검출하여 상기 시간 영역 신호를 획득하는 촬상 소자를 포함하는 계측 장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 파장 플레이트는 λ/4 파장 플레이트인 계측 장치.
  16. 기판에 투과되는 테라헤르츠 빔, 및 상기 테라헤르츠 빔과 동일한 방향의 펨토초 레이저 빔을 이용하여 시간 영역 신호를 획득하는 단계;
    상기 시간 영역 신호를 퓨리에 변환하여 실수 및 허수 스펙트럼들을 계산하는 단계;
    상기 실수 및 허수 스펙트럼들을 분석하여 상기 기판의 제 1 내지 제 n 층들의 제 1 내지 제 n 실수 및 허수 스펙트럼들을 획득하는 단계; 및
    상기 제 1 내지 제 n 실수 및 허수 스펙트럼들을 이용하여 제 1 내지 n 층들의 전기적 특성들을 계산하는 단계를 포함하는 기판 분석 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 시간 영역 신호를 획득하는 단계는:
    상기 테라헤르츠 빔의 세기에 따라 변화되는 상기 펨토초 레이저 빔의 수직 편광과 수평 편광을 이용하여 제 1 및 제 2 검출 신호들을 획득하는 단계; 및
    상기 제 1 및 제 2 검출 신호들의 비율을 상기 테라헤르츠 빔의 시간 차이에 따라 계산하여 상기 시간 영역 신호를 획득하는 단계를 포함하는 기판 분석 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 n 실수 및 허수 스펙트럼들을 제 1 내지 제 n 실수 및 허수 기준 스펙트럼들과 각각 비교하여 상기 기판의 불량을 판별하는 단계를 더 포함하는 기판 분석 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 실수 및 허수 스펙트럼들은 테라헤르츠의 주파수에 대한 전기전도도로 표시되는 기판 분석 방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 n 실수 및 허수 스펙트럼들은 상기 실수 및 허수 스펙트럼들의 초소 제곱 최적화 방법으로 계산되는 기판 분석 방법.
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DE102020121478A1 (de) * 2020-08-14 2022-02-17 Helmut Fischer GmbH Institut für Elektronik und Messtechnik Verfahren und Vorrichtung zum Verarbeiten von mit einem Modell assoziierten Daten
CN114322826B (zh) * 2021-12-09 2023-01-06 中国科学院西安光学精密机械研究所 基于tof的气动热环境下结构表面动态三维形貌测量装置
CN115219420B (zh) * 2022-06-09 2023-06-16 云南大学 一种飞秒时域微纳空间分辨多功能磁光仪
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