KR20200126550A - Continuously measurable spectroscopic ellipsometer - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a continuous-measurement spectroscopic ellipsometer capable of continuously acquiring a spectroscopic ellipsometry coefficient by continuously generating a pulse signal at a predetermined angle while continuously rotating a polarization generating module or an analyzer module, and continuously acquiring the amount of reflected light at each rotation angle. To this end, according to the present invention, the continuous-measurement spectroscopic ellipsometer for measuring characteristics of a sample by using a rotation angle of light, which is incident on or reflected from a surface of the sample, and the amount of reflected light includes: a light source configured to generate light; a polarization control module configured to polarize the light generated from the light source; an analyzer module configured to detect a polarization state of the light reflected from the surface of the sample; a rotation module configured to continuously rotate the polarization control module or the analyzer module at a predetermined speed; a photodetector configured to operate within a predetermined exposure time according to an external trigger signal to measure the amount of the light passing through the analyzer module; and a trigger generation module configured to generate a pulse signal having a predetermined angle according to the rotation of the polarization control module or the analyzer module to transmit the generated pulse signal to the photodetector as the external trigger signal.

Description

연속 측정 가능한 분광 타원계{CONTINUOUSLY MEASURABLE SPECTROSCOPIC ELLIPSOMETER}Spectroscopic ellipsometer capable of continuous measurement {CONTINUOUSLY MEASURABLE SPECTROSCOPIC ELLIPSOMETER}

본 발명은 분광 타원계에 관한 것으로서, 편광 모듈을 연속적으로 회전시키면서 편광 모듈의 회전 각도 및 각 회전 각도에서의 반사 광량을 연속적으로 획득함으로써 분광 타원 계수를 연속적으로 획득할 수 있는 연속 측정 가능한 분광 타원계에 관한 것이다.The present invention relates to a spectroscopic ellipsometer, wherein the spectral ellipse coefficient can be continuously obtained by continuously obtaining a rotation angle of a polarization module and an amount of reflected light at each rotation angle while continuously rotating a polarization module. It is about the system.

타원해석 기술(Ellipsometry)은 다양한 박막을 사용하는 산업 분야에서 비 파괴적 측정 방법으로 다양하게 사용되고 있고, 특히 반도체 분야에서 박막의 두께를 비파괴적으로 측정하는데 매우 유용하게 사용되고 있다.Ellipsometry is variously used as a non-destructive measurement method in the industrial field using various thin films, and is particularly useful in non-destructively measuring the thickness of a thin film in the semiconductor field.

타원해석 기술(Ellipsometry)은 특정 편광상태를 갖는 빛을 시료에 입사시킨 후 반사광의 변화된 편광상태를 측정 및 분석하여 편광을 변화시킨 요인인 조밀도 변화, 광학적인 두께, 복소귤절율 등을 구하는 방법으로서, 이를 위한 장치를 타원계라 칭한다. Ellipsometry is a method of measuring and analyzing the changed polarization state of the reflected light after incident light having a specific polarization state on a sample to determine the change in density, optical thickness, and complex orange index, which are the factors that changed the polarization. As, the device for this is called an elliptic system.

도 1은 종래의 타원계를 도시한 구성도로서, 타원계는 일반적으로 광원(10), 편광 발생 모듈(20), 검광자 모듈(50), 광 검출기(60)를 포함하여 구성된다.1 is a configuration diagram showing a conventional elliptic system, which generally includes a light source 10, a polarization generating module 20, an analyzer module 50, and a photo detector 60.

또한, 종래의 타원계는 시료(S)에 입사되는 입사광 또는 시료(S)에서 반사되는 반사광을 집속하는 집속광학 모듈(30, 40)을 더 포함할 수 있고, 구동 펄스가 인가될 때 마다 단위 각도 만큼씩 회전하여 편광 발생 모듈(20)과 검광자 모듈(50)을 단위 각도씩 회전시키는 모터(70, 80)를 포함한다.In addition, the conventional ellipsometer may further include focusing optical modules 30 and 40 that focus incident light incident on the sample S or reflected light reflected from the sample S, and each time a driving pulse is applied It includes motors 70 and 80 that rotate by an angle to rotate the polarization generating module 20 and the analyzer module 50 by unit angle.

이러한 구성에 따르면, 광원(10)에서 발생한 광은 광 발생 모듈(20)에서 편광 제어된 상태로 시료(S)에 입사되고, 시료(S)에서 반사된 광은 검광자 모듈(50)로 입사되어, 검광자 모듈(50)은 편광 상태를 감지하게 되고, 검광자 모듈(50)을 통과한 광은 광 검출기(60)에 입사되어 입사된 광의 세기를 전압 또는 전류와 같은 전기적 신호로 측정하게 된다. According to this configuration, light generated from the light source 10 is incident on the sample S in a polarization-controlled state by the light generating module 20, and the light reflected from the sample S is incident on the analyzer module 50. Thus, the analyzer module 50 detects the polarization state, and the light that has passed through the analyzer module 50 is incident on the photo detector 60 to measure the intensity of the incident light as an electrical signal such as voltage or current. do.

이러한 타원계는 광원의 종류 혹은 사용하는 파장의 개수에 따라 단파장 타원계와 분광 타원계로 구분한다. These ellipses are classified into short-wavelength ellipsimeters and spectroscopic ellipsimeters according to the type of light source or the number of wavelengths used.

단파장 타원계는 He-Ne 레이저와 같이 하나의 특징 파장을 갖는 광원을 주로 이용하고 있고, 수 ps ~ 수십 ms 의 측정 속도를 갖고 있어 빠른 측정이 필요한 박막 증착이나 에칭 및 열처리와 같은 분야에 사용이 용이하나, 물질의 굴절율을 미리 알고 있어야 하며 다층 박막시료에는 적용되지 못하는 문제점이 있었다.Short-wavelength ellipsometers mainly use light sources with one characteristic wavelength such as He-Ne lasers, and have a measurement speed of several ps to tens of ms, so they can be used in fields such as thin film deposition, etching, and heat treatment that require fast measurement. It is easy, but the refractive index of the material must be known in advance, and there is a problem that it cannot be applied to a multilayer thin film sample.

반면에, 분광 타원계는 백색 광원을 이용하여 자외선(UV)부터 근적외선(NIR)까지의 연속적인 파장 대역을 이용한다. 이에 따라 넓은 파장 대역의 타원상수를 얻기 위해 분광계(Spectrograph) 혹은 단파장 장치(Monochromator)를 이용하여 분광을 하기 때문에 측정 속도가 수 십초에서 수분에 이르는 특성을 갖고 있다.On the other hand, the spectroscopic ellipsometer uses a continuous wavelength band from ultraviolet (UV) to near infrared (NIR) using a white light source. Accordingly, since spectroscopy is performed using a spectrograph or a monochromator to obtain an elliptic constant in a wide wavelength band, the measurement speed is from several tens of seconds to several minutes.

최근의 박막을 분석하기 위해 분광 타원계를 적용하는 공정에서는 측정 속도와 함께 측정의 정밀성을 얻기 위해 분광 타원계를 적용하는 경우가 늘어나고 있기 때문에 분광 타원계의 측정 속도를 증가시키기 위한 기술을 요구하고 있다. In the process of applying a spectroscopic ellipsometer to analyze thin films in recent years, the use of spectroscopic ellipsometers is increasing to obtain measurement precision as well as the measurement speed, so a technique to increase the measurement speed of the spectroscopic ellipsometer is required. have.

특히 반도체 공정에서는 수초의 측정 속도를 요구하고 있기 때문에 분광 타원계의 측정 속도를 줄이기 위한 노력이 이루어지고 있다. In particular, since the semiconductor process requires a measurement speed of several seconds, efforts are being made to reduce the measurement speed of the spectroscopic ellipsometer.

단파장 타원계의 경우 레이저와 같이 특정 파장을 갖는 광원을 사용하기 때문에 구조가 간단하며 한 파장의 타원상수를 얻기 때문에 측정 속도가 빠르다. 일반적으로 단파장 타원계의 측정 속도는 편광을 측정하기 위하여 사용하는 검광자 모듈의 구동 모듈의 회전 속도 혹은 광 검출기의 반응 속도가 결정하기 때문에 수 ps에서 수십 ms의 속도를 갖고 있다. In the case of a short-wavelength ellipsometer, the structure is simple because a light source having a specific wavelength such as a laser is used, and the measurement speed is fast because an elliptic constant of one wavelength is obtained. In general, the measurement speed of a short-wavelength ellipsometer has a speed of several ps to tens of ms because the rotation speed of the driving module of the analyzer module used to measure polarization or the reaction speed of the photo detector is determined.

타원계에서 타원상수를 계산하기 위해서는 [수학식 1]과 같이 광 검출기에서 검출된 광량과 검광자 모듈의 회전 각도 정보를 이용한다.To calculate the elliptic constant in the elliptic system, the amount of light detected by the photodetector and the rotation angle information of the analyzer module are used as shown in [Equation 1].

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

고속 측정이 가능한 단파장 타원계의 경우 엔코더와 회전 모듈을 연결하여 회전 각도에 대한 정보를 얻을 수 있다.In the case of a short wavelength ellipsometer capable of high-speed measurement, information on the rotation angle can be obtained by connecting the encoder and the rotation module.

반면에, 분광 타원계의 경우 각도에 대한 분광 광량 정보를 얻기 위한 시간이 수십 ms ~ 수초에 이루기 때문에 연속 회전이 어려워 검광자 모듈을 일정 각도로 회전시킨 후 광량을 측정하고 다시 회전 시킨 후 광량을 측정하는 과정을 반복하여 진행한다. On the other hand, in the case of a spectroscopic ellipsometer, it is difficult to continuously rotate because the time to obtain the spectral light amount information for an angle is tens of ms to several seconds, so the light amount is measured after rotating the analyzer module at a certain angle and then rotating it again. Repeat the measurement process.

이로 인해 측정에 십 수초 정도 소요되기 때문에 연속 회전 측정이 가능하면서 정확한 회전 각도를 얻는 방법을 요구하고 있다.For this reason, since the measurement takes about tens of seconds, a method of obtaining an accurate rotation angle while enabling continuous rotation measurement is required.

또한, 검광자 모듈을 일정한 각도로 회전시키기 위해서는 스텝 모터를 일정 각도로 회전 및 정지를 반복하게 되므로 정지와 구동을 위한 가.감속 시간이 필요하여 빠른 회전이 어려울 뿐만 아니라, 정지와 구동을 반복하기 때문에 측정 시간이 오래 걸리는 단점이 있다.In addition, in order to rotate the analyzer module at a certain angle, the step motor is repeatedly rotated and stopped at a certain angle. Therefore, acceleration/deceleration time for stopping and driving is required, making rapid rotation difficult as well as repeating stopping and driving. Therefore, it takes a long time to measure.

한국등록특허 제0992839호 "마이크로 스폿 분광타원계"Korean Patent Registration No. 0992839 "Micro Spot Spectroscopy" 한국등록특허 제1761251호 "분광 타원해석기"Korean Patent Registration No. 11761251 "spectral ellipse analyzer" 한국등록특허 제1949109호 "재구성가능한 분광 타원계"Korean Patent Registration No. 1949109 "Reconfigurable Spectral Ellipsometer"

배경기술의 단점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 편광 발생 모듈 또는 검광자 모듈을 연속적으로 회전시키면서 일정한 각도에서 연속적으로 펄스 신호를 발생시키고, 각 회전 각도에서의 반사 광량을 연속적으로 획득함으로써 분광 타원 계수를 연속적으로 획득할 수 있는 연속 측정 가능한 분광 타원계를 제공함에 있다.An object of the present invention for solving the disadvantages of the background art is to continuously rotate a polarization generating module or an analyzer module to continuously generate a pulse signal at a certain angle, and to continuously acquire the reflected light amount at each rotation angle to obtain a spectral ellipse. It is to provide a spectroscopic ellipsometer capable of continuously measuring the coefficients that can be obtained continuously.

과제를 해결하기 위한 본 발명의 연속 측정 가능한 분광 타원계는 시료 표면으로 입사 또는 반사되는 광의 회전 각도와 반사 광량을 이용하여 시료의 특성을 측정하는 분광 타원계에 있어서, 광을 발생하는 광원, 광원에서 발생된 광을 편광시키는 편광제어 모듈; 시료 표면에서 반사된 광의 편광상태를 감지하기 위한 검광자 모듈 편광제어 모듈 또는 검광자 모듈을 일정 속도로 연속적으로 회전시키는 회전 모듈; 외부 트리거 신호에 따라 정해진 노출 시간에 맞춰 동작하여 검광자 모듈을 통과한 광의 광량을 측정하는 광 검출기 및 편광제어 모듈 또는 검광자 모듈의 회전에 따라 일정한 각도의 펄스 신호를 생성하여 광검출기에 외부 트리거 신호로 전달하는 트리거 발생 모듈을 포함한다.In order to solve the problem, the continuous measurable spectroscopic ellipsometer of the present invention is a spectroscopic ellipsometer that measures the characteristics of a sample using a rotation angle of light incident or reflected to the surface of a sample and an amount of reflected light. A polarization control module that polarizes the light generated from; An analyzer module for detecting a polarization state of light reflected from the sample surface or a rotation module for continuously rotating the polarization control module or the analyzer module at a constant speed; An external trigger to the photodetector by generating a pulse signal at a certain angle according to the rotation of the polarization control module or the polarization control module or the photodetector module, which operates according to a predetermined exposure time according to the external trigger signal and measures the amount of light that has passed through the analyzer module. It includes a trigger generation module that transmits a signal.

이때, 트리거 발생 모듈은 편광자 모듈 또는 검광자 모듈과 동기화되어 연속적으로 회전하며 일정 간격으로 반사 광량 측정을 위한 펄스 신호를 생성하는 엔코더와, 엔코더의 펄스 발생 주기와 횟수를 제어하는 제어 회로를 포함할 수 있다.At this time, the trigger generation module includes an encoder that continuously rotates in synchronization with a polarizer module or an analyzer module and generates a pulse signal for measuring the amount of reflected light at regular intervals, and a control circuit that controls the pulse generation cycle and number of the encoder. I can.

여기서, 제어 회로는 엔코더가 1회전 동안 발생하는 등간격의 펄스 신호를 설정된 비율로 1/N 분주하여 광 검출기로 출력할 수 있다.Here, the control circuit may divide a pulse signal of equal intervals generated during one rotation of the encoder by 1/N at a set ratio and output it to the photo detector.

또는, 트리거 발생 모듈은 모터 구동에 의해 연속 회전하며 외주면에 펄스 발생 개수와 대응되는 개수의 톱니가 둘레 방향으로 배열된 원판 및 원판의 각 톱니 형상을 감지하고 톱니 형상이 감지 될 때 마다 펄스 신호를 생성하는 포토게이트를 포함할 수 있다.Alternatively, the trigger generation module continuously rotates by the motor drive and detects the disk and each tooth shape of the disk in which the number of teeth corresponding to the number of pulses generated on the outer circumferential direction is arranged in the circumferential direction, and generates a pulse signal every time the shape of the teeth is detected. It may include a photogate to generate.

본 발명에 따르면 각 회전 각도에서의 반사 광량을 연속적으로 획득함으로써 비파괴적 측정분야에서의 측정 시간을 현저하게 감소시킬 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, it is possible to significantly reduce the measurement time in the non-destructive measurement field by continuously obtaining the amount of reflected light at each rotation angle.

도 1은 종래의 타원계를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 측정 가능한 분광 타원계 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 신호 타이밍도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제어 회로 구성도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연속 측정 가능한 분광 타원계 구성도.
도 6은 도 5의 트리거 발생 모듈 구성도.
1 is a block diagram showing a conventional elliptic system.
2 is a configuration diagram of a spectroscopic ellipsometer capable of continuously measuring according to an embodiment of the present invention.
3 is a timing diagram of a control signal according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of a control circuit according to an embodiment of the present invention.
5 is a configuration diagram of a spectroscopic ellipsometer capable of continuous measurement according to another embodiment of the present invention.
6 is a configuration diagram of a trigger generation module of FIG. 5.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 측정 가능한 분광 타원계 구성도로서, 시료 표면으로 입사 또는 반사되는 광의 회전 각도와 반사 광량을 이용하여 시료의 특성을 측정하는 분광 타원계에 관한 것이다.2 is a configuration diagram of a spectroscopic ellipsometer capable of continuously measuring according to an embodiment of the present invention, and relates to a spectroscopic ellipsometer for measuring characteristics of a sample using a rotation angle of light incident or reflected to a surface of a sample and an amount of reflected light.

이를 위한 본 발명의 연속 측정 가능한 분광 타원계는 광원(100), 편광 제어 모듈(200), 검광자 모듈(300), 트리거 발생 모듈(400) 및 광 검출기(500)를 포함한다. For this purpose, the continuously measurable spectroscopic ellipsometer of the present invention includes a light source 100, a polarization control module 200, an analyzer module 300, a trigger generation module 400, and a photo detector 500.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 측정 가능한 분광 타원계는 시료(S)에 입사되는 입사광 또는 시료(S)에서 반사되는 반사광을 집속하는 집속광학 모듈(600, 700)을 더 포함할 수 있다.In addition, the spectroscopic ellipsometer capable of continuously measuring according to an embodiment of the present invention may further include focusing optical modules 600 and 700 focusing incident light incident on the sample S or reflected light reflected from the sample S. have.

광원(100)은 시료(S)에 조사되는 광 발생 장치로서, 원자외선(Deep Ultra Violet; DUV)에서부터 근적외선에 걸친 다양한 파장대역의 광을 발생한다.The light source 100 is a light generating device irradiated to the sample S, and generates light in various wavelength bands from deep ultra violet (DUV) to near infrared rays.

편광제어 모듈(200)은 광원(100)과 시료 사이에 배치되며, 광원(100)에서 발생된 광을 제어된 편광 상태로 편광시킨다. 즉, 광원(100)에서 발생한 빛은 일반적으로 특정 편광상태로 나타낼 수 없는 무 편광으로 나타나기 때문에 편광제어 모듈(200)은 광원(100)에서 발생한 빛을 통과시켜 특정 편광 상태로 제어된 측정 광으로 편광시킨다.The polarization control module 200 is disposed between the light source 100 and the sample, and polarizes the light generated from the light source 100 in a controlled polarization state. That is, since the light generated from the light source 100 generally appears as non-polarized light that cannot be expressed in a specific polarization state, the polarization control module 200 passes the light generated from the light source 100 to measure light controlled in a specific polarization state Polarized.

시료(S)는 편광 제어된 광을 입사 받아 광학적 특성에 따라 편광 상태를 변화시키게 된다. 즉, 시료(S)의 표면에 입사된 측정 광은 시료의 굴절률, 두께와 같은 광학적, 구조적 특성에 따라 변형된 편광을 반사하게 된다.The sample S receives the polarization-controlled light and changes the polarization state according to optical characteristics. That is, the measurement light incident on the surface of the sample S reflects polarized light modified according to optical and structural characteristics such as refractive index and thickness of the sample.

검광자 모듈(300)은 광의 반사경로 상에 배치되며, 시료 표면에서 반사된 광의 편광상태의 변화를 감지한다. The analyzer module 300 is disposed on a reflection path of light, and detects a change in a polarization state of light reflected from the sample surface.

편광자 모듈(200)과 검광자 모듈(300)에 연결된 각각의 모터(202, 302)는 선택적으로 구동되어, 편광자 모듈(200)과 검과자 모듈(300) 중 어느 하나를 일정 속도로 연속적으로 회전시킨다.Each of the motors 202 and 302 connected to the polarizer module 200 and the analyzer module 300 is selectively driven to continuously rotate any one of the polarizer module 200 and the checker module 300 at a constant speed. Let it.

트리거 발생 모듈(400)은 본 발명의 실시예의 도면에는 편광제어 모듈(200)에 연결된 것으로 도시하였으나, 편광제어 모듈(200) 또는 검광자 모듈(300)의 회전에 따라 일정한 각도의 펄스 신호를 생성하여 광검출기(500)에 외부 트리거 신호로 전달하도록 구성된다.Trigger generation module 400 is shown to be connected to the polarization control module 200 in the drawings of the embodiment of the present invention, but generates a pulse signal of a certain angle according to the rotation of the polarization control module 200 or the analyzer module 300 Thus, it is configured to transmit to the photodetector 500 as an external trigger signal.

광 검출기(500)는 트리거 발생 모듈(400)에서 전달받은 외부 트리거 신호에 따라 정해진 노출 시간에 맞춰 동작하여 검광자 모듈을 통과한 광의 광량을 측정한다.The photo detector 500 measures the amount of light that has passed through the analyzer module by operating in accordance with a predetermined exposure time according to an external trigger signal received from the trigger generation module 400.

본 발명의 일실시예에 따른 트리거 발생 모듈(400)은 엔코더(402) 및 제어 회로(404)를 포함한다. The trigger generation module 400 according to an embodiment of the present invention includes an encoder 402 and a control circuit 404.

엔코더(402)는 편광 제어 모듈(200) 또는 검광자 모듈(300)과 함께 연속적으로 회전하며 일정 간격으로 반사 광량 측정을 위한 펄스 신호를 생성한다.The encoder 402 continuously rotates together with the polarization control module 200 or the analyzer module 300 and generates a pulse signal for measuring the amount of reflected light at regular intervals.

엔코더(402)의 경우 필요 이상으로 펄스가 많이 발생하여 분광계에서 얻을 수 있는 광량의 노출 시간보다 펄스 간격이 좁을 수 있다. In the case of the encoder 402, more pulses are generated than necessary, and the pulse interval may be narrower than the exposure time of the amount of light that can be obtained from the spectrometer.

이에, 제어 회로(404)는 엔코더(402)의 펄스 발생 주기와 횟수 또는 검광자 모듈의 반사 광량 측정 주기와 횟수를 제어한다.Accordingly, the control circuit 404 controls the period and number of times of pulse generation of the encoder 402 or the measurement period and number of times of measuring the amount of reflected light of the analyzer module.

구체적으로는, 엔코더(402)는 도 3의 (a)와 같이 연속적인 펄스 신호를 생성하게 되고, 제어 회로(404)는 도 3의 (b)와 같이 엔코더(402)에서 출력된 짧은 주기의 복수의 펄스 신호를 긴 주기의 트리거 신호로 생성한다. Specifically, the encoder 402 generates a continuous pulse signal as shown in FIG. 3A, and the control circuit 404 generates a short period output from the encoder 402 as shown in FIG. 3B. A plurality of pulse signals are generated as a trigger signal of a long period.

즉, 제어 회로(404)는 광 검출기(500)의 검출 시간 주기에 따라 내부의 연산 회로를 이용하여 N개의 엔코더 신호가 1개의 트리거 신호가 되도록 연산하여 외부 트리거 신호를 생성한다. That is, the control circuit 404 generates an external trigger signal by calculating the N encoder signals to be one trigger signal using an internal operation circuit according to the detection time period of the photo detector 500.

예시적으로, 제어 회로(404)는 원하는 광량 노출 시간을 얻기 위하여 도 3의 (a)에 도시된 8개의 펄스 신호를 묶어 도 3의 (b)와 같이 1개의 트리거 신호로 생성함으로써 광검출 주기를 1/8로 감소시킬 수 있다. Exemplarily, the control circuit 404 bundles the eight pulse signals shown in Fig. 3(a) and generates one trigger signal as shown in Fig. 3(b) in order to obtain a desired exposure time of the amount of light. Can be reduced to 1/8.

이에 따라 제어 회로(404)가 생성한 외부 트리거 신호 발생 주기마다 검광자 모듈(300)은 시료 표면에서 반사된 광의 편광상태의 변화를 감지하고, 광 검출기(500)는 3의 (c)에 도시된 바와 같이 정해진 노출 시간에 맞춰 동작하여 검광자 모듈(300)을 통과한 광의 광량을 측정한다.Accordingly, the analyzer module 300 detects a change in the polarization state of the light reflected from the surface of the sample at each generation period of the external trigger signal generated by the control circuit 404, and the photodetector 500 is shown in 3(c). As described above, it operates according to the predetermined exposure time to measure the amount of light that has passed through the analyzer module 300.

이와 같이 본 발명의 일실시예는 제어회로(404)가 엔코더(402)에서 주기적으로 발생시키는 복수 단위의 펄스 신호를 묶에 하나의 펄스 신호로 생성하여 광 검출기(500)로 출력함으로써, 엔코더(404)에서 발생한 펄스 대비 예를 들어 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 로 감소시킬 수 있다. As described above, in an embodiment of the present invention, the control circuit 404 generates a pulse signal of a plurality of units periodically generated by the encoder 402 as a single pulse signal in a bundle, and outputs the pulse signal to the photo detector 500. 404), for example, it can be reduced to 1/2, 1/4, 1/8, 1/16.

이를 위한 제어 회로(404)는 도 4에 도시된 바와 같이 버퍼 TTL(404a), 플립플롭 TTL(404b), NAND TTL(404c), 분주 TTL(404d)로 구성된다. The control circuit 404 for this is composed of a buffer TTL 404a, a flip-flop TTL 404b, a NAND TTL 404c, and a division TTL 404d, as shown in FIG. 4.

버퍼 TTL(404a)은 엔코더(402, 도 2 참조)에서 들어오는 펄스 신호선을 따라 순간적으로 고전압 신호가 들어왔을 때 전체 제어 회로를 보호하는 역할과 함께 신호의 High/Low 상태를 반전 시키는 역할을 한다. The buffer TTL 404a serves to protect the entire control circuit and invert the high/low state of the signal when a high voltage signal is momentarily inputted along the pulse signal line coming from the encoder 402 (see FIG. 2).

엔코더(402, 도 2 참조)에서 발생한 신호에는 회전 각도에 따라 일정한 간격을 갖는 연속 펄스와 1회전에 한 번 발생하는 Tz 신호가 있는데, 이 중 Tz로 신호는 플리플롭 TTL(404b)로 전달된다. The signal generated by the encoder 402 (refer to FIG. 2) includes a continuous pulse having a constant interval according to the rotation angle and a Tz signal that occurs once per rotation, of which the signal is transmitted to the flip-flop TTL 404b. .

플립플롭 TTL(404b)은 측정을 위한 준비 신호를 컴퓨터나 컨트롤러로부터 수신한 후 Tz 신호가 들어오면 게이트를 열어 High 신호를 방출하게 되는데, 방출된 High 신호를 NAND TTL(402c)에 입력한다. The flip-flop TTL 404b receives a preparation signal for measurement from a computer or a controller and opens the gate when a Tz signal is received, and then emits a high signal, and inputs the emitted high signal to the NAND TTL 402c.

이때, 엔코더(402, 도 2 참조)의 펄스는 회전하는 동안에는 연속적으로 발생하여 NAND TTL(402c)로 도착하지만 NAND의 특성상 플립플롭 TTL(404b)에서 High 신호가 도착하지 않으면 NAND TTL(402c)을 통과할 수 없다. At this time, the pulse of the encoder 402 (refer to FIG. 2) occurs continuously during rotation and arrives at the NAND TTL 402c. Cannot pass.

반면에, Tz 신호에 의해 동작한 플립플롭 TTL(404b)의 High 신호가 도착하면, 이때부터 동작하여 (402, 도 2 참조)의 연속 펄스가 NAND TTL(402c)을 통과할 수 있다. On the other hand, when the high signal of the flip-flop TTL 404b operated by the Tz signal arrives, it is operated from this point and the continuous pulse of (402, see FIG. 2) can pass through the NAND TTL 402c.

그 다음 분주 TTL(402d)에 도착한 연속 펄스는 분주 TTL(402d)의 설정에 따라 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 등으로 분주 되어 연속 펄스가 나오게 된다. 이 분주된 신호는 다시 도 3의 (b)와 같은 외부 트리거로 광 검출기(500, 도 2 참조)에 입력된다. Subsequently, the continuous pulse arriving at the divided TTL 402d is divided into 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, etc. according to the setting of the divided TTL 402d to generate a continuous pulse. This divided signal is again input to the photodetector 500 (refer to FIG. 2) by an external trigger as shown in FIG. 3B.

본 발명의 일실시예에서 제어 회로(404)는 엔코더(402)와 광 검출기(500) 사이에 연결되는 것으로 도시하였으나, 제어 회로(404)는 검광자 모듈(300)와 광 검출기(500) 사이에 연결될 수도 있다. In an embodiment of the present invention, the control circuit 404 is shown to be connected between the encoder 402 and the photodetector 500, but the control circuit 404 is between the analyzer module 300 and the photodetector 500. It can also be connected to.

이와 같이 본 발명의 일실시예에 따르면 기존의 정해진 회전 각도에 따라 엔코더에서 발생하는 펄스 신호에 기초하여 편광자 모듈의 회전 구동과 정지를 반복하는 구성과 비교하여 측정 시간을 단축시킬 수 있는 이점이 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, there is an advantage of shortening the measurement time compared to a configuration in which rotational driving and stopping of a polarizer module is repeated based on a pulse signal generated from an encoder according to a predetermined rotation angle. .

즉, 본 발명의 일시예는 편광자 모듈을 일정한 속도로 연속적으로 회전시키면서 광량을 주기적 측정함으로써 측정 시간을 단축시킬 수 있다.That is, according to an exemplary embodiment of the present invention, the measurement time can be shortened by periodically measuring the amount of light while continuously rotating the polarizer module at a constant speed.

또한, 분광 타원상수 계산을 위한 회전 각도가 기 설정된 펄스 주기에 대응됨에 따라 회전 각도를 정확하게 획득할 수 있어 분광 타원상수의 정밀성도 확보할 수 있다.In addition, as the rotation angle for calculating the spectral elliptic constant corresponds to a preset pulse period, the rotation angle can be accurately obtained, thereby securing the precision of the spectral elliptic constant.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연속 측정 가능한 분광 타원계 구성도이고, 도 6은 도 5의 트리거 발생 모듈 예시도로서, 상술한 본 발명의 일실시예와 동일한 구성 요소에 대한 설명은 생략하도록 한다.5 is a configuration diagram of a spectroscopic ellipsometer capable of continuously measuring according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an exemplary view of the trigger generation module of FIG. It should be omitted.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 트리거 발생 모듈(800)은 원판(802) 및 포토게이트(804)를 포함한다. 5 and 6, a trigger generating module 800 according to another exemplary embodiment of the present invention includes an original plate 802 and a photogate 804.

원판(802)은 모터 구동에 의해 연속 회전하며 외주면에 펄스 발생 개수와 대응되는 개수의 톱니가 둘레 방향으로 배열된다.The disk 802 is continuously rotated by motor driving, and a number of teeth corresponding to the number of pulse generations is arranged in the circumferential direction on the outer peripheral surface.

포토게이트(804)는 원판의 각 톱니 형상을 감지하고 상기 톱니 형상이 감지 될 때 마다 펄스 신호를 생성하여 광 검출기(500)로 출력한다. The photogate 804 detects each sawtooth shape of the original plate, generates a pulse signal each time the sawtooth shape is detected, and outputs it to the photodetector 500.

즉, 본 발명의 다른 실시예에서는 원하는 광량 측정 개수에 따라 원판에 톱니 형상을 형성하고, 톱니가 포토게이트(804)를 통과할 때 마다 포토게이트(804)가 이를 감지하여 펄스 신호를 광 검출기(500)로 출력한다.That is, in another embodiment of the present invention, a sawtooth shape is formed on the disk according to the number of desired light quantity measurements, and each time the sawtooth passes through the photogate 804, the photogate 804 detects it and transmits a pulse signal to the photodetector ( 500).

이에 따라 광 검출기(500)는 포토게이트(804)의 펄스 신호에 트리거 되어 시료(S)에서 회전하는 검광자 편광자 모듈(300 200)에 입사된 광의 광량을 측정하게 된다.Accordingly, the photodetector 500 is triggered by the pulse signal of the photogate 804 to measure the amount of light incident on the analyzer polarizer module 300 200 rotating in the sample S.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the scope of the appended claims will include such modifications or variations that fall within the gist of the present invention.

100 : 광원 200 : 편광 제어 모듈
202, 302 : 모터 300 : 검광자 모듈
400, 800 : 트리거 발생 모듈 402 : 엔코더
404 : 제어회로 404a : 버퍼 TTL
404b : 플립플롭 TTL 404c : NAND TTL
404d : 분주 TTL 500: 광 검출기
600, 700 : 집속광학 모듈 802 : 원판
804 : 포토게이트
100: light source 200: polarization control module
202, 302: motor 300: analyzer module
400, 800: trigger generation module 402: encoder
404: control circuit 404a: buffer TTL
404b: flip-flop TTL 404c: NAND TTL
404d: division TTL 500: photo detector
600, 700: focusing optical module 802: original plate
804: photogate

Claims (4)

시료 표면으로 입사 또는 반사되는 광의 회전 각도와 반사 광량을 이용하여 시료의 특성을 측정하는 분광 타원계에 있어서,
광을 발생하는 광원;
상기 광원에서 발생된 광을 편광시키는 편광제어 모듈;
상기 시료 표면에서 반사된 광의 편광상태를 감지하기 위한 검광자 모듈;
상기 편광제어 모듈 또는 상기 검광자 모듈을 일정 속도로 연속적으로 회전시키는 회전 모듈;
외부 트리거 신호에 따라 정해진 노출 시간에 맞춰 동작하여 상기 검광자 모듈을 통과한 광의 광량을 측정하는 광 검출기 및
상기 편광제어 모듈 또는 상기 검광자 모듈의 회전에 따라 일정한 각도의 펄스 신호를 생성하여 상기 광검출기에 외부 트리거 신호로 전달하는 트리거 발생 모듈을 포함하는 것을 특징으로 연속 측정 가능한 분광 타원계.
In a spectroscopic ellipsometer that measures the characteristics of a sample by using the rotation angle of light incident or reflected to the surface of the sample and the amount of reflected light,
A light source that generates light;
A polarization control module that polarizes the light generated by the light source;
An analyzer module for detecting a polarization state of light reflected from the sample surface;
A rotation module continuously rotating the polarization control module or the analyzer module at a constant speed;
An optical detector that measures the amount of light that has passed through the analyzer module by operating according to a predetermined exposure time according to an external trigger signal, and
And a trigger generation module that generates a pulse signal of a certain angle according to the rotation of the polarization control module or the analyzer module and transmits it to the photodetector as an external trigger signal.
제 1항에 있어서,
상기 트리거 발생 모듈은
상기 연속 회전하는 편광자 모듈 또는 검광자 모듈과 동기화되어 연속적으로 회전하며 일정 간격으로 반사 광량 측정을 위한 펄스 신호를 생성하는 엔코더와,
상기 엔코더의 펄스 발생 주기와 횟수를 제어하는 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 측정 가능한 분광 타원계.
The method of claim 1,
The trigger generation module
An encoder that continuously rotates in synchronization with the continuously rotating polarizer module or analyzer module and generates a pulse signal for measuring the amount of reflected light at regular intervals,
And a control circuit for controlling the pulse generation period and the number of times of the encoder.
제 1항에 있어서,
상기 제어 회로는 상기 엔코더가 1회전 동안 발생하는 등간격의 펄스 신호를 설정된 비율로 1/N 분주하여 상기 광 검출기로 출력하는 것을 특징으로 하는 연속 측정 가능한 분광 타원계.
The method of claim 1,
The control circuit divides the pulse signal of equal intervals generated during one rotation of the encoder by 1/N at a set ratio and outputs the divided pulse signal to the photodetector.
제 1항에 있어서,
상기 트리거 발생 모듈은
모터 구동에 의해 연속 회전하며 외주면에 펄스 발생 개수와 대응되는 개수의 톱니가 둘레 방향으로 배열된 원판;
상기 원판의 각 톱니 형상을 감지하고 상기 톱니 형상이 감지 될 때 마다 펄스 신호를 생성하는 포토게이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 측정 가능한 분광 타원계.
The method of claim 1,
The trigger generation module
A disk continuously rotated by a motor driving and having a number of teeth corresponding to the number of pulse generations arranged in the circumferential direction on the outer peripheral surface;
And a photogate configured to detect each sawtooth shape of the disk and generate a pulse signal each time the sawtooth shape is detected.
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