KR20200115932A - Wlsi의 간섭무늬 신호를 이용한 샘플 표면 높이 측정 장치 - Google Patents

Wlsi의 간섭무늬 신호를 이용한 샘플 표면 높이 측정 장치 Download PDF

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Abstract

WLSI의 간섭무늬 신호를 이용한 샘플 표면 높이 측정 장치에 대해 개시한다.
본 발명의 실시예에 따른 샘플 표면 높이 측정 장치는 단차 측정기에서 검출된 간섭무늬 신호를 미리 설정된 변환식에 따른 방식으로 전처리하는 신호 전처리부, 간섭무늬 신호에 대하여 전처리부에서 산출한 진동수별 진폭값을 이용하여 신뢰도를 산출하는 신뢰도 검출부, 간섭무늬 신호에 대하여 산출한 신뢰도 값으로 신뢰도 범위를 분석하는 신뢰도 분석부, 및 전처리된 간섭무늬 신호의 신뢰도 범위에 따라 전처리된 간섭무늬 신호를 미리 설정된 변환식에 따른 방식으로 보간 처리하고 복원하는 신호 복원 처리부를 포함하는바, 고신뢰도 간섭무늬 신호에 대해 Band-pass HRIDCT를 통해 고해상도로 신호를 복원하여 샘플 표면의 높이를 정밀하게 측정하고, 저신뢰도 간섭무늬에 대해서는 해당 간섭무늬를 높이 측정에 사용하지 않고 주변의 고신뢰도로 측정된 높이 값으로부터 보간하여 그 위치의 높이를 결정할 수 있다.

Description

WLSI의 간섭무늬 신호를 이용한 샘플 표면 높이 측정 장치{DEVICE FOR MEASURING HEIGHT OF SAMPLE SURFACE USING INTERFEROGRAM OF WLSI}
본 발명은 WLSI(White Light Scanning Interferometer)의 간섭무늬 신호 또는 샘플 표면 높이 값을 보간 처리해서 높은 신뢰도로 샘플 표면의 높이를 측정할 수 있는 샘플 표면 높이 측정 장치에 관한 것이다.
디스플레이 분야를 포함한 많은 분야의 제조 업계에서 샘플 표면의 높이 단차를 측정하는 일은 제조 공정 관리 상의 매우 중요한 과정 중 하나이다. 이에, 비파괴 방식으로 시료나 샘플 표면의 높이를 측정하기 위해 WLSI(White Light Scanning Interferometer) 등과 같은 3D 단차 측정기가 주로 이용되고 있다.
일 예로, WLSI는 간섭 렌즈를 높이 방향으로 움직이면서 각 높이에서 백색광을 조사하고, 측정 시료나 샘플의 표면에서 반사된 측정 광과 기준 미러에서 반사된 기준 광과의 광 경로 차에 의한 간섭무늬 신호(Interferogram)를 순차적으로 검출한다. 그리고 순차적으로 검출된 간섭무늬 신호를 분석 및 처리하여, 비파괴 방식으로 표면 높이를 측정하고 측정 결과 데이터를 도출하게 된다. 이러한 WLSI는 간섭무늬 신호의 피크 위치, 즉 간섭무늬 신호의 진폭이 가장 높게 출력된 시점과 위치를 검출해서 시료 표면의 높이를 비롯해 공간적인 위치를 도출하고, 이를 2D 또는 3D 형상 배치하여 결과 데이터를 도출한다.
하지만, 종래의 WLSI 등은 시료나 샘플 표면의 높이 측정 시 불연속적으로 인덱스를 설정해서, 각 인덱스별 위치나 타이밍에 따라 시료나 샘플 표면의 간섭무늬 신호를 검출하였다. 이에, 불연속적으로 검출된 간섭무늬 신호를 이용해서는 시료나 샘플 표면의 높이를 정밀하게 측정하기가 어려웠다.
또한, 종래의 WLSI 등은 시료나 샘플 표면의 구조적인 특성에 영향을 크게 받기 때문에, 경사나 굴곡이 많은 구조의 시료나 샘플들의 높이 측정 결과는 그 신뢰도가 크게 저하되는 문제들이 있었다.
도 1은 종래의 WLSI를 통해 측정한 특정 시료의 높이 측정 결과를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 시료나 샘플 표면이 간섭무늬 신호의 검출 방향과 수직인 방향, 즉 평면인 경우에는 측정된 간섭무늬로부터 산출한 높이 값의 신뢰도가 높기 때문에 일정한 결과를 얻을 수 있지만 불연속적으로 측정된 간섭무늬로부터 고정밀도로 높이를 측정하기 위해서는 특별한 알고리즘이 필요하다.
그리고, 시료나 샘플 표면의 기울기가 큰 굴곡 부분에서는 간섭무늬 신호의 난반사 비율이 높아지므로, 경사나 굴곡 부분에서 검출되는 간섭무늬 신호의 오차율은 높아질 수밖에 없게 된다. 이에, 종래에는 간섭무늬 신호들을 특정 필터(예를 들어, Median Filter) 등으로 필터링 처리해서 높이 측정에 이용하기도 했지만, 오차율이 높아진 상태에서 필터링하기 때문에 필터링 효과는 미비할 수밖에 없었고 그 신뢰성은 낮을 수밖에 없었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, WLSI의 간섭무늬 신호(Interferogram)를 미리 설정된 변환 식에 따라 전처리하여 그 신뢰도를 판단하고, 판단 결과에 따라 간섭무늬 신호 또는 높이 측정 값을 보간 처리해서 샘플 표면 높이 측정 데이터로 이용할 수 있는 샘플 표면 높이 측정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 상기에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 기술 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 WLSI의 간섭무늬 신호를 이용한 샘플 표면 높이 측정 장치는 단차 측정기에서 검출된 간섭무늬 신호를 미리 설정된 변환식에 따른 방식으로 전처리하는 신호 전처리부, 전처리된 간섭무늬 신호의 신뢰도를 산출하는 신뢰도 검출부, 신뢰도 검출부에서 산출한 신뢰도를 이용하여 측정한 간섭무늬 신호의 신뢰도 범위를 분석하는 신뢰도 분석부, 전처리된 간섭무늬 신호의 신뢰도 범위에 따라 전처리된 간섭무늬 신호를 미리 설정된 보간식에 따른 방식으로 보간 처리하고 복원하는 신호 복원 처리부, 고신뢰도 간섭무늬의 피크(peak) 위치를 찾아서 높이 값을 산출하는 데이터 산출부, 및 간섭무늬 신호의 신뢰도가 낮아서 높이 측정이 어려운 위치에서는 주변의 고신뢰도 높이 데이터를 이용해 보간하여 높이를 결정하는 저신뢰도 데이터 처리부를 포함한다.
신호 전처리부는 WLSI 스캐너 등의 단차 측정기에서 검출된 간섭무늬 신호를 미리 설정된 변환식에 따른 방식으로 전처리해서 간섭무늬 신호의 진폭과 위상 성분을 추출한다. 이에, 신뢰도 검출부는 미리 설정된 신뢰도 산출 식을 이용해서 전처리된 간섭무늬 신호의 신뢰도를 산출한다. 그리고, 신뢰도 분석부는 간섭무늬 신호의 신뢰도 측정 값을 미리 설정된 신뢰도 지수 값과 비교해서, 단차 측정기에서 검출된 간섭무늬 신호의 신뢰도 범위를 분류한다.
신호 복원 처리부는 고 신뢰도로 분류된 간섭무늬 신호를 미리 설정된 보간식(Band-pass HRIDCT)에 따른 방식으로 고해상도로 복원한다. 그리고, 데이터 산출부는 신호 복원 처리부에서 고해상도로 복원한 간섭무늬 신호에서 Peak가 나타난 스캔 위치를 찾아서 샘플표면의 높이 값으로 산출한다. 그리고, 저신뢰도 데이터 처리부는 저신뢰도의 간섭무늬를 통해 높이 측정이 어려우므로 주변의 고신뢰도 간섭무늬로부터 산출한 높이값을 이용하여 보간하여 해당위치의 높이 값을 결정한다.
상기와 같은 기술 특징을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 WLSI의 간섭무늬 신호를 이용한 샘플 표면 높이 측정 장치는 WLSI의 간섭무늬 신호를 미리 설정된 변환 식에 따라 전처리하여 그 신뢰도를 판단하고, 판단 결과에 따라 고신뢰도의 간섭무늬가 측정된 위치에서는 간섭무늬 신호를 고해상도로 보간 복원 처리해서 피크(Peak) 위치를 찾음으로써, 샘플 표면의 높이를 측정하고 나머지 저신뢰도 간섭무늬가 측정된 위치에서는 주변의 고신뢰도로 측정된 샘플표면 높이 측정값으로부터 보간하여 샘플 표면 높이 값을 결정한다. 이에, 시료나 샘플 표면의 경사나 굴곡에 따른 난반사 영향으로 해당 위치의 간섭무늬 신호에 따른 샘플표면의 높이 측정이 신뢰하기 어려운 경우, 간섭무늬 신호의 신뢰도 분석을 통해 예측하고 주변의 고신뢰도로 측정된 높이 값으로 보간함으로써 오계측을 최소화하며, 시료나 샘플의 높이 측정 판단 결과에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 WLSI를 통해 측정한 특정 시료의 높이 측정 결과를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 WLSI의 간섭무늬 신호를 이용한 샘플 표면 높이 측정 장치를 구체적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 WLSI 스캐너의 간섭무늬 신호 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 WLSI 스캐너에서 검출되어 신호 전처리부로 입력되는 간섭무늬 신호를 나타낸 파형도이다.
도 5는 도 4의(a)에 도시된 고신뢰도 간섭무늬를 신호 복원 처리부에서 고해상도로 복원한 간섭무늬 신호이다.
도 6은 도 2의 데이터 산출부 및 저신뢰도 데이터 처리부에서 도출된 3D 단차 측정 결과를 나타낸 도면이다.
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 샘플 표면 높이 측정 장치에 관하여 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 WLSI의 간섭무늬 신호를 이용한 샘플 표면 높이 측정 장치를 구체적으로 나타낸 블록도이다.
도 2에 도시된 샘플 표면 높이 측정 장치(200)는 WLSI 등의 단차 측정기로부터 검출된 간섭무늬 신호(Interferogram)를 전처리하는 신호 전처리부(210), 간섭무늬 신호에 대하여 전처리부에서 산출한 진동수별 진폭값을 이용하여 신뢰도를 산출하는 신뢰도 검출부(220), 신뢰도 검출부(220)에서 산출한 간섭무늬 신호에 대하여 산출한 신뢰도 값으로 신뢰도 범위를 분석하는 신뢰도 분석부(230), 및 간섭무늬 신호 중 신뢰도가 고신뢰도 범위에 해당되는 간섭무늬 신호를 미리 설정된 변환식에 따른 방식(Band-pass HRIDCT)으로 보간 처리하고 고해상도로 복원하는 신호 복원 처리부(240)를 포함한다.
또한, 고신뢰도 간섭무늬의 피크(peak) 위치를 찾아서 샘플 표면의 높이 값을 포함하는 높이 데이터를 산출하는 데이터 산출부(250), 및 간섭무늬 신호의 신뢰도가 낮아서 높이 측정이 어려운 위치에서는 주변의 고신뢰도 간섭무늬의 높이 값을 포함하는 높이 데이터를 이용해 보간하여 높이를 결정하는 저신뢰도 데이터 처리부(260)를 더 포함한다.
신호 전처리부(210)는 WLSI 스캐너(100) 등의 단차 측정기에서 검출된 간섭무늬 신호를 미리 설정된 변환식에 따른 방식으로 전처리해서 간섭무늬 신호의 진폭과 위상 성분들을 추출하게 된다.
WLSI 스캐너(100) 등의 단차 측정기는 표면 높이 측정 대상인 시료나 샘플 등의 표면 높이 검출 신호로 간섭무늬 신호를 검출한다.
도 3은 WLSI 스캐너의 간섭무늬 신호 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, WLSI 스캐너(100) 등의 단차 측정기는 간섭 렌즈를 높이 방향으로 움직이면서 시료나 샘플들의 표면으로 미리 설정된 높이에서 백색광을 조사한다. 이때, WLSI 스캐너(100) 등은 위치 또는 타이머 등에 따라 미리 설정된 각각의 인덱스 포인트들에서 백색광을 조사하며, 측정 시료나 샘플의 표면에서 반사된 측정 광과 기준 미러에서 반사된 기준 광과의 광 경로 차에 의해 생성된 간섭무늬 신호를 검출한다. 이렇게 WLSI 스캐너(100) 등으로부터 검출된 간섭무늬 신호는 신호 전처리부(210)로 전송된다.
이에, 신호 전처리부(210)는 단차 측정기에서 검출된 간섭무늬 신호를 하기의 미리 설정된 수학식 1에 따른 방식(예를들어, Discrete Fourier Transform 방식)으로 1차 전처리하여, 각각의 인덱스별(또는, 진동수별)로 간섭무늬 신호의 진폭(fk의 절대 값)과 위상(fk의 편각)을 계산한다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서, k는 간섭무늬 신호의 진동수이다.
상기의 수학식 1에 따라 인덱스 또는 진동수별로 검출된 간섭무늬 신호의 Fourier 계수 fk에 따라 인덱스별로 설정된 위치에 따른 간섭무늬의 세기 값을 하기의 수학식 2의 Inverse Discrete Fourier Transform을 통하여 복원할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
신뢰도 검출부(220)는 신호 전처리부(210)에서 계산한 진동수별 진폭 값을 이용하여 미리 설정된 신뢰도 산출 식을 적용함으로써, 획득한 간섭무늬 신호의 신뢰도를 산출한다.
구체적으로, 신뢰도 검출부(220)는 획득한 간섭무늬 신호의 신뢰도를 산출하기 위해, 미리 설정된 하기의 수학식 3을 이용해서 간섭무늬 신호의 신뢰도 측정 값(C)을 산출한다.
[수학식 3]
Figure pat00003
여기서, Ak(Absolute Value(Amplitude) of fk)은 간섭무늬 신호를 전처리해서 추출한 진폭 값이다. 아울러, A0는 측정된 간섭무늬의 세기를 모두 합한 합한 값이다. 이에, 획득한 간섭무늬 세기 값의 개수로 나누면 해당 간섭무늬의 평균 세기가 될 수 있다. 여기서, 간섭무늬 신호를 검출한 평면 이미지 상태의 밝기가 픽셀(또는, 인덱스) 위치별로 다르더라도 Ao를 이용하는 정규화(Normalization)된 값을 분류 기준으로 사용하게 됨으로써, 전체에 영역에 대하여 일관된 기준을 적용할 수 있다.
신뢰도 분석부(230)는 획득한 간섭무늬 신호의 신뢰도 측정 값(C)을 미리 설정된 신뢰도 지수 값과 비교해서, 간섭무늬 신호의 신뢰도 범위를 분석 및 분류한다.
도 4는 도 2에 도시된 WLSI 스캐너에서 검출되어 신호 전처리부로 입력되는 간섭무늬 신호를 나타낸 파형도이다.
도 4와 함께 하기의 표 1을 참조하면, 신뢰도 분석부(230)는 전처리된 간섭무늬 신호의 신뢰도 측정 값(C)이 신뢰도 지수 값(예를 들어, 0.075) 이상이면 간섭무늬 신호를 고신뢰도의 데이터로 분류 및 설정한다.
[표 1]
Figure pat00004
반면, 신뢰도 분석부(230)는 간섭무늬 신호의 신뢰도 측정 값(C)이 신뢰도 지수 즉, 신뢰도 분류 기준 값 미만이면 전처리된 간섭무늬 신호를 저 신뢰도의 데이터로 분류 및 설정한다.
여기서, 신뢰도 분류 기준 값은 적어도 하나의 WLSI를 이용해서 미리 설정된 샘플, 예를 들어 디스플레이 패널(Display Panel)의 컬럼 스페이서(Column Spacer)나 포토 스페이서(Photo Spacer)의 표면을 산출한 결과에 따른 실험치나 평균치로 미리 설정될 수 있다.
본 발명에서는 신뢰도 분류 기준 값으로 0.075가 적용된 예를 제시하였지만, 이러한 신뢰도 분류 기준 값은 특정 샘플이나 시료의 상태에 따라 레시피(Recipe)로 미리 설정하여 사용 및 변경할 수 있다.
신호 복원 처리부(240)는 고 신뢰도 데이터로 분류된 간섭무늬 신호의 신뢰도 분류 범위에 따라 간섭무늬 신호를 미리 설정된 변환식에 따른 방식으로 보간 처리하고 복원한다.
다시 말해, 신호 복원 처리부(240)는 고신뢰도 데이터로 분류된 간섭무늬 신호를 수학식 4에 따른 방식(Band-pass HRIDCT)으로 보간 및 변환 처리해서 고해상도로 복원한다.
[수학식 4]
Figure pat00005
Øx: Start Position of z Axis
N: Number of Data
Im(z): Measured Intensity of WLSI Interferogram at scanning position z
Ak: k-th Amplitude of FFT of Im(z)
Øk: k-th Phase of FFT of Im(z)
It(j): Transformed Intensity of WLSI Interferogram at j
j: real number
신호 복원 처리부(240)는 상기의 수학식 4에 따른 방식으로 신호 전처리부에서 산출한 진동수별의 진폭과 위상을 이용하여 연속적인 실수 j로 대변되는 위치에 따른 간섭무늬 신호를 고해상도로 복원할 수 있다. 본 발명에서는 k(진동수)가 85 ~ 140까지의 범위를 취해진 예를 도시하였으나 그 적용 범위는 광원의 특성이나 샘플의 종류와 상태에 따라 변경해서 적용할 수 있다.
한편, 수학식 2에서 N 이 짝수 이고 xj 가 실수 일 때, 수학식 2는 수학식 5로 유도할 수 있다. 수학식 4는 수학식 5에서 일부 진동수 성분만 취한 수식이다.
[수학식 5]
Figure pat00006
여기서,
Figure pat00007
이고, Ak는 fk의 절대값(Absolute Value or Amplitude)이며, Øk는 fk의 편각(Argument or Phase)이다.
수학식 5에서 j가 실수 일 때의 변환을 HRIDCT(High Resolution Inverse Discrete Cosine Transform)로 정의한다. 그리고 k가 0과 N/2 사이의 일정한 부분만을 취할 때는 Band-pass HRIDCT로 정의한다. 이에, 수학식 4는 k가 85와 140사이의 값을 취하는 Band-pass HRIDCT이다.
도 5는 도 4의(a)에 도시된 고신뢰도 간섭무늬를 신호 복원 처리부에서 고해상도로 복원한 간섭무늬 신호이다.
도 5를 참조하면, 데이터 산출부(250)는 고신뢰도로 분류된 데이터에 대하여 신호 복원 처리부(240)에서 복원된 간섭무늬 신호로부터 피크 위치를 검출하여 높이를 산출한다. 이때는, 고신뢰도 간섭무늬의 피크(peak) 위치를 찾아서 샘플 표면의 높이 값을 포함하는 높이 데이터를 산출하게 된다.
신호 복원 처리부(240)에서 보간 처리된 간섭무늬 신호의 위치별 세기(Intensity) 측정 결과는 하기의 표 2와 같이 도출될 수 있다.
[표 2]
Figure pat00008
표 2를 참조하면, 데이터 산출부(250)는 보간 처리된 간섭무늬 신호의 위치에 따라 j 값의 변화량을 조절하거나 가변시키면 해상도를 조절하여 간섭무늬의 Peak가 나타나는 위치를 찾을 수 있다. 인덱스로 표현된 위치는 하기의 수학식 6에 따른 방식으로 실제 z축 좌표 값으로 변환될 수 있다.
[수학식 6]
Figure pat00009
Sz: Stroke of z axis
z 값은 Oz 위치에서부터 일정한 간격으로 이동하면서 N개의 간섭 무늬 세기(Intensity) 데이터를 측정했을 때의 각 측정 위치 값들이다. 또한, j값을 정수가 아닌 0과 N-1 사이의 실수 값으로 처리하면 z축 스캔시의 간섭 무늬 신호들을 연속적인 값으로 복원할 수 있다. 이에, 데이터 산출부(250)는 x, y, z 축 각각의 위치별 높이 값을 해상도 정보와 매칭시켜서 3D 단차 측정 데이터로 복원할 수 있다.
저신뢰도 데이터 처리부(260)는 저신뢰도로 분류된 간섭무늬가 위치한 곳의 높이 값을 주변의 고신뢰도로 분류된 간섭무늬가 위치한 곳에서 측정한 높이 값을 이용해서 하기 수학식 7에 적용하여 보간함으로써 결정한다.
이에, 간섭무늬 신호의 신뢰도를 분석하여 오계측이 예상되는 경우에 저신뢰도 간섭무늬 데이터를 이용하여 높이를 측정하지 않고 주변의 신뢰도 높은 데이터로부터 보간하여 결정함으로써 전체데이터의 신뢰도를 향상 시킬 수 있다.
[수학식 7]
Figure pat00010
여기서,
Figure pat00011
이다.
도 6은 도 2의 데이터 산출부 및 저신뢰도 데이터 처리부에서 도출된 3D 단차 측정 결과를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 데이터 산출부(250)는 신뢰도가 높은 간섭무늬가 측정된 위치에서는 해당 간섭무늬를 Band-pass HRIDCT 처리하여 샘플 표면의 높이를 측정하고, 신뢰도가 낮은 간섭무늬 데이터가 측정된 위치에서는 주변의 고신뢰도 간섭무늬로부터 측정한 높이 데이터를 이용하여 보간하여 높이 값을 결정한 3D 단차 측정 결과를 볼 수 있다. 이러한 방법으로 3D 단차를 측정하면 도 1의 측정 결과에 비하여 신뢰도가 높은 데이터를 얻을 수 있음을 알 수 있다. 이에, 데이터 산출부(250)는 신호 복원 처리부(240)에서 보간 처리된 간섭무늬 신호와 해상도 위치 정보를 이용해서 3D 단차 측정 데이터를 산출할 수 있다.
이상 상술한 바에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 WLSI의 간섭무늬 신호를 이용한 샘플 표면 높이 측정 장치는 WLSI의 간섭무늬 신호를 미리 설정된 변환 식으로 전처리하여 그 신뢰도를 판단하고, 판단 결과에 따라 신뢰도가 높은 간섭무늬 신호는 band-pass HRIDCT 처리해서 샘플 표면 높이 측정을 위한 간섭무늬 데이터로 이용하고 신뢰도가 낮은 데이터는 해당 간섭무늬를 이용하지 않고 주변의 신뢰도 높은 높이 측정 데이터로부터 보간하여 높이를 결정할 수 있도록 한다. 이에, 시료나 샘플 표면의 경사나 굴곡에 따른 난반사 영향을 최소화하여, 시료나 샘플의 높이 측정 판단 결과에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: WLSI 스캐너
200: 샘플 표면 높이 측정 장치
210: 신호 전처리부
220: 신뢰도 검출부
230: 신뢰도 분석부
240: 신호 복원 처리부
250: 데이터 산출부
260: 저신뢰도 데이터 처리부

Claims (7)

  1. 단차 측정기에서 검출된 간섭무늬 신호를 미리 설정된 변환식에 따른 방식으로 전처리하는 신호 전처리부;
    상기 간섭무늬 신호에 대하여 전처리부에서 산출한 진동수별 진폭값을 이용하여 신뢰도를 산출하는 신뢰도 검출부;
    상기 간섭무늬 신호에 대하여 산출한 신뢰도 값으로 신뢰도 범위를 분석하는 신뢰도 분석부; 및
    상기 전처리된 간섭무늬 신호의 신뢰도 범위에 따라 상기 전처리된 간섭무늬 신호를 미리 설정된 보간식에 따른 방식으로 보간 처리하고 복원하는 신호 복원 처리부를 포함하는,
    샘플 표면 높이 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호 전처리부는
    상기 단차 측정기에서 검출된 간섭무늬 신호를 미리 설정된 하기의 수학식 1에 따른 방식으로 전처리하여 각각의 진동수별(인덱스별)로 상기 간섭무늬 신호의 Fourier 계수 fk 및 fk 의 진폭과 위상을 추출하며,
    [수학식 1]
    Figure pat00012

    여기서, 상기 k는 간섭무늬 신호의 진동수 성분으로서, 검출된 간섭무늬 신호의 진동수별(인덱스별) 진폭과 위상 정보를 이용하여 측정 데이터의 신뢰도를 평가하거나, 설정된 위치나 타이밍별로 간섭무늬의 세기 값을 검출하는,
    샘플 표면 높이 측정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 신뢰도 검출부는
    하기의 수학식 2를 이용해서 상기 수학식 1에 따라 전처리된 간섭무늬 신호의 진동수별 Fourier 계수 fk의 절대값 Ak를 이용하여 신뢰도 측정 값(C)을 산출하며,
    [수학식 2]
    Figure pat00013

    상기 A0는 z 축으로 이동시키면서 측정한 간섭무늬 세기를 모두 합한 값으로써 x, y 축의 위치에 따라 간섭무늬들의 평균 세기가 다르더라도 그 합 또는 평균 세기로 정규화하여 간섭무늬의 신뢰도를 산출하는,
    샘플 표면 높이 측정 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 신뢰도 분석부는
    상기 간섭무늬 신호의 신뢰도 측정 값이 신뢰도 분류 기준 값 이상이면 상기 간섭무늬 신호를 고신뢰도의 데이터로 분류 및 설정하고,
    상기 간섭무늬 신호의 신뢰도 측정값이 상기 신뢰도 분류 기준 값 미만이면 상기 간섭무늬 신호를 저 신뢰도의 데이터로 분류 및 설정하는,
    샘플 표면 높이 측정 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 신호 복원 처리부는
    상기 고신뢰도로 데이터로 분류된 간섭무늬 신호에 대하여,
    [수학식 3]
    Figure pat00014

    상기 수학식 3을 이용하여 Band-pass HRIDCT(High Resolution Inverse Discrete Cosine Transform) 처리하여 상기 간섭무늬 신호를 고해상도로 보간하여 복원하는,
    샘플 표면 높이 측정 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 고신뢰도로 판단된 간섭무늬 신호에 대하여 상기 신호 복원 처리부에서 보간 처리된 간섭무늬 신호에서 피크 위치를 찾아서 샘플 표면의 높이 값을 포함하는 높이 데이터를 산출하는 데이터 산출부를 더 포함하고,
    상기 데이터 산출부는 상기 신뢰도 분석부에 의해 고신뢰도 데이터로 분류된 간섭무늬를 고 해상도로 복원한 간섭무늬 신호의 피크 위치를 찾아서 샘플 표면의 높이 값을 포함하는 높이 데이터를 산출하는,
    샘플 표면 높이 측정 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 간섭무늬 신호에 대하여 산출한 신뢰도 값이 저신뢰도 범위에 해당하는 간섭무늬 신호에 대하여 주변의 고신뢰도로 측정된 높이 측정값을 이용하여 보간하는 저신뢰도 데이터 처리부를 더 포함하고,
    [수학식 4]
    Figure pat00015

    상기 저신뢰도 데이터 처리부는
    상기 신뢰도 분석부에 의해 저신뢰도로 데이터로 분류된 간섭무늬에 대하여,
    상기 간섭무늬 신호가 측정된 위치의 높이를 결정함에 있어 상기 수학식 4를 이용하여 주변의 고신뢰도 간섭무늬로부터 산출한 높이 값을 포함한 높이 데이터를 이용해 보간하여 높이를 결정하는,
    샘플 표면 높이 측정 장치.
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