KR20220125160A - 반사광 변화를 탐측하는 장치, 방법 및 막 두께 측정 장치 - Google Patents

반사광 변화를 탐측하는 장치, 방법 및 막 두께 측정 장치 Download PDF

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KR20220125160A
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샹하이 프리시전 메져먼트 세미콘덕터 테크놀러지 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 반사광 변화를 탐측하는 장치를 제공하며, 입사빔을 생성하는 적어도 하나의 탐측 광원; 입사빔의 전계 강도를 분할하여 제1 표면에서 제1 전계 강도 분포를 형성하고, 제3 전계 강도 분포를 구비하는 반사빔을 제2 표면에서 제4 전계 강도 분포를 형성하도록 하는 적어도 하나의 동공 분할 시스템; 입사빔을 측정될 물체 표면에 집합하여 제2 전계 강도 분포를 형성하고, 반사빔을 수신하고 동공 분할기의 제1 표면에서 제3 전계 강도 분포를 형성하는 적어도 하나의 광로 시준 시스템, 을 포함한다. 본 발명의 장치 및 방법에 따르면, 입사 광로에 동공면 분할을 배치하고, 나아가 입사광과 반사광에 대해 동일한 광로 부재를 사용하며, 입사 탐측빔의 전계 강도 분포 또는 렌즈군 관측 시야 범위를 조절하여, 목표 출력의 탐측광 광반의 전계 강도 분포를 변조하므로, 탐측기의 신호 대 잡음비를 향상시킬 수 있다.

Description

반사광 변화를 탐측하는 장치, 방법 및 막 두께 측정 장치{APPARATUS AND METHOD FOR INSPECTING CHANGE OF REFLECTIVE LIGHT, AND FILM THICKNESS MEASURING APPARATUS}
본 발명은 음향 광학 측정 시스템에 관한 것이며, 주로 금속막을 검출하고 매체막을 측정하는데 사용되며, 구체적으로 반사광 변화를 탐측하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
현재 종래 기술의 음향 광학 측정은 아래의 내용을 기초로 한다. 짧은 펄스 레이저가 막 샘플 표면에 조사되고, 막 샘플이 광자를 흡수하여 열 탄성 변형이 발생하므로, 표면에 변형 영역이 형성된다. 열 탄성 변형에 의해 생성된 음파가 고체의 표면 및 내부에서 전파된다. 종방향의 음파는 계면(베이스 또는 막과 막의 경계)에 전파되어 제1차 에코 신호를 생성한다. 제1차 에코 신호가 상표면에 도착하여 변형 형상을 더 변화시킨다. 에코 신호가 상표면에 닿은 후 다시 반사되어 계면에 닿아 제2차 에코 신호를 생성한다. 제2차 에코 신호가 상표면에 도착하여 융기의 형상을 다시 변화시킨다. 도 1의 설계 예시도에 도시된 바와 같이, 물론 에코 신호는 3차 이상 포함할 수도 있다. 광 탐측기를 통해 형상 변화로 인한 입사빔의 반사율 변화를 획득함으로써, 두번의 반사율 변화의 시간 간격을 획득할 수 있으므로, 막 샘플의 두께값을 계산해낼 수 있다.
구체적인 측정 장치를 배치함에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 펌프 레이저(1)가 측정될 막(2)의 표면에서 변형 영역(4)을 생성하고, 입사 탐측광(5a)을 변형 영역(4)에 조사한다. 에코가 돌아올 때 막층 표면의 변형 영역의 형상이 변화하게 되므로, 에코 신호가 도착할 때 발생되는 변형 영역의 형상이 더 변화되는 것이 반사 탐측광(5b)에 영향을 주므로, 이러한 영향은 수신측의 광학 소자를 사용함에 따라, 폭 또는 위상 등이 여러 영향을 받을 수 있다. 일반적으로, 탐측 모듈(6)은 형상 변화로 인한 광 반사 폭의 변화를 수신하여, 광신호 폭 변화의 시간 간격을 획득할 수 있으며, 막 두께 계산식을 통해 막 두께값을 얻을 수 있다. 도 2 및 도 3의 예시도에 도시된 바와 같이, 반사 탐측광(5b)의 변화를 탐측하는 것이 광음향 탐측 장치의 정밀도를 높이는데 있어서 매우 중요하다.
도 4에 도시된 바와 같이, 이는 종래 기술의 반사 탐측광을 분석하는 기술이며, 변형 영역(4)을 경과하여 반사된 탐측광(5b)이 제1 반사 미러(6c)에 의해 절반 크기의 원형 광반(반사 미러(6c)의 위치 배치가 매우 중요하며, 이는 반사광의 반사 광반 관측 시야를 선택하는 역할을 함)이 반사되며, 이 부분은 계속하여 제2 반사 미러(6d)에 의해 제2 탐측기(6a)에 반사되고, 제1 반사 미러(6c)에 의해 반사되지 못한 다른 절반 크기의 원형 광반은 제1 탐측기(6b)에 직접 입사된다. 여기서 제1 반사 미러(6c)는 모터에 의해 목표 위치로 조절되고, 여기 변형이 없을 경우 탐측기(6a 및 6b)에 수신된 광은 확정된 광 강도 비례, 예를 들면 1:1을 가질 수 있다. 하지만, 변형 영역(4)에 여기 변형이 발생하여 에코 진동이 발생될 경우, 반사 탐측광(5b)은 시간 관련성의 미소한 각도 변화가 발생할 수 있다. 이때, 제1 반사 미러(6c)의 광반 관측 시야에 대한 분할 작용은 더는 설정 비례가 존재하는 관계가 아니며, 이러한 미소한 각도 변화가 이 시점의 탐측기(6a 및 6b)의 광 강도 판독값의 변화를 초래하므로, 여러번의 실험을 거쳐 반사 탐측광(5b)의 각도 변화 및 양자의 광 강도 판독값 변화의 영향을 시뮬레이션하여 계산할 수 있으며, 더 나아가 반사 탐측광(5b)의 각도 변화와 광 강도의 변화 사이의 관계를 계산할 수 있으며, 여러번의 에코 신호의 시간차를 측정함으로써 막 두께값을 계산해낼 수 있다.
하지만, 상기의 기술 방안에서, 다음과 같은 문제점들이 존재한다. 제1 방면의 문제점은 적용되는 광학 시스템의 제1 반사 미러(6c)의 위치를 조정하는데 있어서 정밀도에 대한 요구가 대단히 높고, 그 안정성에 대한 요구도 대단히 높으며, 상기 광학 소자는 빛 광반 전계 강도에 대해 분광하는 역할을 담당하므로, 광로의 시준성 및 안정성에 대한 요구가 보다 높고, 광로 조성이 보다 어렵다. 제2 방면의 문제점은 광로의 복잡성에 있으며, 제1 반사 미러(6c)와 제2 반사 미러(6d)를 각각 조립해야 하며, 일정한 각도 내로 입사된 빛이 모두 효과적으로 반사 또는 굴절될 수 있도록 하기 위해, 양자 사이의 평행 시준과 관측 시야 교차도 정밀하게 조정하고 설계해야 하며, 동시에 출력광을 검출하는 측에 탐측기가 2개나 필요하므로, 광학 소자의 사용이 많아짐에 따라 사용 비용도 증가하게 된다. 제3 방면의 문제점은 탐측 정밀도에 있으며, 광로에 대해 분광을 사용하므로, 투사된 반사광을 더 소모하도록 하며, 변형 영역으로 인한 입사 각도의 편차로 인해 광반 에너지가 분해된 반사 탐측광의 변화율을 검출하기가 더욱 어려우므로, 탐측 신호 대 잡음비가 낮고 약 백만분의 1이며, 탐측 빔의 발산 각도에 대한 요구가 대단히 높다.
종래 기술에 존재하는 문제점들을 해결하기 위해, 본 발명은 탐측광의 입사빔에 동공면을 배치하고 동공면을 분할함으로써, 탐측기의 신호 대 잡음비를 향상시키며, 구조가 간단하고 공정을 쉽게 구현하며, 탐측기의 개수를 감소시켜 비용을 절약하도록 하는 반사광 변화를 탐측하는 장치 및 방법을 제공한다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은
작은 각도로 경사지게 입사되는 입사빔을 생성하며, 상기 작은 각도가 0~30도 범위 내의 입사각인 적어도 하나의 탐측 광원;
입사빔과 반사빔의 전송 경로에 구비되고, 제1 표면 및 제2 표면을 포함하며, 상기 입사빔의 전계 강도를 분할하여 상기 제1 표면에서 제1 전계 강도 분포를 형성하고, 제3 전계 강도 분포를 구비하는 반사빔을 분할하여 상기 제2 표면에서 제4 전계 강도 분포를 형성하도록 하는 적어도 하나의 동공 분할 시스템;
상기 동공 분할 시스템의 상기 제1 표면에 가까운 일측에 구비되어, 상기 동공 분할 시스템을 통과한 후의 입사빔을 측정될 물체의 표면에 집합하여 제2 전계 강도 분포를 형성하고, 자체의 관측 시야 범위 내에서 반사빔을 수신하고 상기 동공 분할 시스템의 제1 표면에 시준하여 제3 전계 강도 분포를 형성하는 적어도 하나의 광로 시준 시스템;
상기 동공 분할 시스템을 통과한 후의 반사빔을 탐측하여 반사빔의 광 강도를 획득하는 적어도 하나의 탐측기; 및
상기 반사빔의 시간 관련성 광 강도 변화 정보를 분석하는 분석 장치, 를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사광 변화를 탐측하는 장치를 제공한다.
나아가, 상기 제3 전계 강도 분포가 생성한 패턴 특징과 상기 제1 전계 강도 분포가 생성한 패턴 특징은 유사하다.
나아가, 상기 동공 분할 시스템은 동일한 수평면에 위치하는 제1 동공 분할기 및 제2 동공 분할기를 포함하며, 상기 제1 동공 분할기는 상기 입사빔을 전계 강도 분할하여 제1 전계 강도 분포의 입사빔을 형성하고, 상기 제2 동공 분할기는 제3 전계 강도 분포의 반사빔을 전계 강도 분할하여 제4 전계 강도 분포의 반사빔을 형성하며, 상기 제1 동공 분할기와 제2 동공 분할기는 동일한 구경 함수를 구비한다.
나아가, 상기 제1 동공 분할기 및 상기 제2 동공 분할기는 동일 동공 분할기이다.
나아가, 상기 광로 시준 시스템은 동일한 수평면에 위치하는 제1 시준 광학 소자 및 제2 시준 광학 소자를 포함하며, 상기 제1 시준 광학 소자는 제2 전계 강도 분포를 구비하는 입사빔을 시준하고 집합하여 측정될 물체의 표면에 조사하고, 상기 제2 시준 광학 소자는 자체의 관측 시야 범위 내에서 제2 전계 강도 분포의 반사빔을 수신하고 시준하여 제3 전계 강도 분포를 구비하는 반사빔을 형성하여 동공 분할 시스템의 제1 표면에 조사한다.
나아가, 상기 제1 시준 광학 소자 및 상기 제2 시준 광학 소자는 동일 시준 광학 소자이다.
나아가, 상기 동공 분할 시스템에는 복수의 상이한 유형의 통광부의 구조가 구비되며, 상기 상이한 유형의 통광부는 광 유통량의 차이를 가져, 상기 입사빔또는 반사빔의 전계 강도가 상기 복수의 상이한 유형의 통광부의 구조에 의해 간섭되고 분할되도록 한다.
나아가, 상기 동공 분할 시스에는 복수의 통광부 및 복수의 통광 제한부의 구조가 구비되며, 상기 입사빔 또는 반사빔의 전계 강도가 상기 복수의 통광부및 복수의 통광 제한부의 구조에 의해 간섭되고 분할되도록 한다.
나아가, 상기 동공 분할 시스템이 상기 입사빔의 전계 강도를 분할하는 영역과 상기 반사빔을 분할하는 영역은 축대칭 구조이다.
본 발명은
일 입사빔을 제공하며, 상기 입사빔(5a)의 전송 경로 상측에 순서대로 적어도 하나의 동공 분할 시스템 및 적어도 하나의 광로 시준 시스템을 배치하며, 상기 입사빔이 0~30도 범위 내의 작은 각도로 상기 동공 분할 시스템(7)에 경사지게 입사되는 단계;
상기 동공 분할 시스템을 사용하여 상기 입사빔의 전계 강도를 분할하여 상기 동공 분할 시스템의 제1 표면에서 제1 전계 강도 분포를 형성하고, 다시 상기 광로 시준 시스템을 통해 상기 입사빔을 측정될 물체(4)의 표면에 집합하여 제2 전계 강도 분포를 형성하는 단계;
상기 광로 시준 시스템을 사용하여 자체의 관측 시야 범위 내에서 반사빔을 수신하고 상기 동공 분할 시스템(7)의 제1 표면에 시준하여 제3 전계 강도 분포를 형성하고, 다시 상기 동공 분할 시스템을 통해 상기 반사빔(5b)을 조절하여 상기 동공 분할 시스템의 제2 표면에서 제4 전계 강도 분포를 형성하는 단계; 및
상기 입사빔이 상기 측정될 물체에 의해 반사된 후의 반사빔의 시간 관련성 광 강도 변화를 분석하여 반사빔의 변화 정보를 획득하는 단계, 를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사광 변화를 탐측하는 방법을 제공한다.
나아가, 상기 제3 전계 강도 분포가 생성한 패턴 특징과 상기 제1 전계 강도 분포가 생성한 패턴 특징은 유사하다.
나아가, 상기 동공 분할 시스템(7)에는 복수의 상이한 유형의 통광부의 구조가 구비되며, 상기 상이한 유형의 통광부는 광 유통량의 차이를 가져, 상기 입사빔(5a) 또는 반사빔(5b)의 전계 강도가 상기 복수의 상이한 유형의 통광부의 구조에 의해 간섭되고 분할되도록 한다.
본 발명은
일 시점에서 측정될 막의 상표면에서 하면으로 복수의 여기원을 버스트하여, 상기 측정될 막의 상표면에 적어도 하나의 변형 영역을 생성하도록 하는 버스트 유닛;
상기 변형 영역에 대응되는 반사빔의 신호 강도 피크 변화 정보를 획득하는 상기의 반사광 변화를 탐측하는 장치; 및
피크에 대응되는 시간 간격에 따라 측정될 막의 두께를 계산하는 계산 유닛, 을 포함하는 것을 특징으로 하는 막 두께 측정 장치를 제공한다.
배경 기술과 비교해 보면, 본 발명에 관한 기술 방안은 기술적 효과 면에서 제1 방면은 쌍빔을 단일빔으로 변경하여 더는 쌍빔의 검출 방법을 사용함으로써 광학 검출 시스템의 복잡성을 현저하게 감소시킬수 있으며; 제2 방면은 동공 분할 방안을 사용하였으며, 상기 방안은 광학 시스템의 분석을 통해 신호 변화율의 검출을 향상시키는 중요한 방면을 얻으며, 입사 전계 강도, 동공 분할, 광학 시준 집광 소자의 관측 시야 등 관련 파라미터를 획득할 수 있으므로, 본 검출 방안을 최적화하여 설계함으로써, 반사광의 변화 검출율을 현저하게 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에서의 음향 광학 측정 시스템의 전체적인 동작 원리도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 음향 광학 측정 기술을 진행한 에코 측정의 탐측 광로 구조 예시도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 에코 측정의 2번의 에코 측정 시간차의 예시도이다.
도 4는 종래 기술에 따른 음향 광학 측정 시스템의 광학 광로 구조 예시도이다.
도 5는 본 발명에 따라 구현된 음향 광학 측정 장치의 광로 구조 예시도이다.
도 6은 본 발명에 따라 구현된 일 동공 분할기의 구체적인 실시 형태의 예시도이다.
도 7은 본 발명에 따라 구현된 일 동공 분할기의 이미징 정보의 예시도이다.
도 8은 동공 분할을 하지 않은 광반과 반사 각도 변화 사이에 대응되는 예시도이다.
이해해야 할 것은, 이하에서는 본 실시예의 상이한 특징의 여러 상이한 실시예 또는 예를 설명한다. 이하에서 설명한 부재 및 마련된 특정예는 실시예를 간단화하기 위한 것이다. 물론 이들은 단지 예시적인 것일 뿐 구체적인 실시 형태를 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 본 발명은 우선 탐측광 각도 변화의 측정 정밀도를 현저하게 향상시키고, 측정 신호 대 잡음비를 현저하게 향상시킬 수 있는 음향 광학 탐측에서 반사광 탐측 각도 변화를 획득하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명이 구현한 반사광 각도 변화를 탐측하는 장치 및 방법에 따르면, 입사빔(5a)은 일 사잇각으로 일 동공 분할 시스템(7)에 입사되며, 여기서 상기 사잇각은 입사빔(5a)의 입사 방향과 박막 측정될 막(2) 표면(3)의 수직 방향과의 사잇각이며, 상기 사잇각의 크기는 0~30도 범위 내에 분포될 수 있다. 그 후 광로 시준 시스템(9)에 집합되고 시준된 후 샘플에 입사된다. 펌프 레이저(1)로 인해 측정될 막(2) 표면(3)에 형성된 변형 영역(4)에서 반사가 발생된 후의 반사빔(5b)이 동일 광로 시준 시스템(9)을 통과한 후 동일 동공 분할 시스템(7)을 경과한 후 탐측기(10)에 도착함으로써, 탐측광의 관련 분석을 진행하여 측정될 막(2)의 측정 결과를 획득한다.
나아가, 입사빔(5a)은 일 작은 사잇각으로 동공 분할 시스템(7)에 입사되고, 동공 분할 시스템(7) 하표면에서 제1 전계 강도 분포를 형성하며, 동공 분할 시스템(7)의 광로 뒤에 구비된 광로 시준 시스템(9)은 다시 입사빔(5a)을 변형 영역(4) 표면에 집합하여 제2 전계 강도 분포를 형성한다. 상기 입사빔(5a)은 변형 영역(4)을 경과하여 반사되며, 동일 광로 시준 시스템(9)은 자체의 관측 시야(Field of view) 범위 내에서 수신될 수 있는 시준 반사빔(5b)을 수신하여 동일 동공 분할 시스템(7)의 하표면에 입사시켜 제3 전계 강도 분포를 형성한다. 여기서 제3 전계 강도 분포의 특징은 제1 전계 강도 분포의 특징와 유사하다. 동공 분할 시스템(7)은 반사빔(5b)을 수신한 후, 제3 전계 강도 분포에 기초하여 동공 분할 시스템(7)의 상표면에서 제4 전계 강도 분포를 형성하고 탐측기(10)에 반사시킨다. 탐측기(10)는 반사빔(5b)의 광 강도를 획득하도록 동공 분할 시스템(7)을 경과한 후의 반사빔(5b)을 탐측하기 위한 것이다. 펌프 광원(1)이 측정될 막(2)에서 에코를 형성하고, 상기 에코는 변형 영역(4)에 전파되어 제2 전계 강도 분포를 구비하는 입사빔(5a)을 간섭하여 반사빔(5b)을 형성한다. 이로 인해, 동공 분할 시스템(7)를 경과한 후의 반사빔(5b)도 에코의 간섭을 받으므로, 탐측기(10)는 에코에 의해 발생된 시간 관련성 광 강도 변화를 탐측할 수 있다. 분석 장치는 다시 상기 반사빔(5b)의 시간 관련성 광 강도 변화 정보를 분석하여 반사빔 신호 변화를 획득한다.
나아가, 동공 분할 시스템(7)은 동일한 수평면에 위치하는 제1 동공 분할기 및 제2 동공 분할기를 포함하며, 제1 동공 분할기는 상기 입사빔(5a)을 전계 강도 분할하여 제1 전계 강도 분포의 입사빔(5a)을 형성하고, 상기 제2 동공 분할기는 제3 전계 강도 분포의 반사빔(5b)을 전계 강도 분할하여 제4 전계 강도 분포의 반사빔(5b)을 형성하며, 상기 제1 동공 분할기와 제2 동공 분할기는 동일한 구경 함수(aperture function)를 구비한다. 더 나아가, 도5에 도시된 바와 같이, 제1 동공 분할기 및 제2 동공 분할기는 동일 동공 분할기(7)이다.
나아가, 광로 시준 시스템(9)은 동일한 수평면에 위치하는 제2 렌즈군 및 제2 렌즈군을 포함하며, 제1 렌즈군은 제2 전계 강도 분포를 구비하는 입사빔(5a)을 시준하고 집합하여 측정될 물체(4) 표면에 조사하기 위한 것이며, 제2 렌즈군은 자체의 관측 시야 범위 내에서 제2 전계 강도 분포의 반사빔(5b)을 수신하고 시준하여 제3 전계 강도 분포를 구비하는 반사빔(5b)을 형성하여 동공 분할 시스템(7)의 제1 표면에 조사시키기 위한 것이다. 더 나아가, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 렌즈군 및 제2 렌즈군은 동일 렌즈군(9)이다. 상술한 반사광 각도 변화 측정을 전체적으로 구현하는 광학 시스템에 있어서, 여기서 언급된 광학 부재에서 펌프 광원(1)은 여기 광원으로 지칭할 수도 있다. Nd：YAG레이저 외의 광원은 광학 여기 박막에 사용될 수 있다. 구체적인 실시 형태에서, 레이저는 Nd：YLF, 이온(예를 들면, 아르곤 및 크립톤), Ti：사파이어, 다이오드, C02, 홀뮴, 엑시머, 염료 및 금속 증기 레이저 등을 포함할 수도 있다. 상기 펌프 광원(1)의 역할은 샘플 표면에 변형 영역(4)을 형성시키는 것이며, 그의 파장, 생성된 레이저 펄스 에너지, 주기 및 빔 웨이스트의 파라미터는 측정될 막(2)의 박막의 특성 및 그 레이저 자체의 특성에 따라 설계될 수 있다. 기타 일부 연구에서, 일반적으로 펌프 광원(1) 뒤에 회절 소자를 배치함으로써, 펌프 광원(1)을 회절 패턴을 갖는 광원으로 변환시켜 측정될 막(2)의 표면에 입사시킨다. 이에 기초하여, 집합된 광반으로 인해 생성된 융기와 달리, 회절 패턴에 대응되는 변형이 발생하게 되며, 형성된 음향 광학 효과의 변화가 더 복잡하게 되며, 간섭을 더 쉽게 받아 변화가 발생하게도 된다.
또한, 본 발명에 관한 방안의 구체적인 실시 형태에서, 펌프 광원(1)의 유형 및 탐측 입사빔(5a)의 입사 각도와 일치하는지 여부에 대해 엄격하게 한정하지 않는다. 전체 광학 검출 시스템에서, 일반적으로 펌프 광의 펄스를 동시에 수집하여, 펌프 광과 탐측 입사빔(5a), 펌프와 검출 트리거의 참조 신호 소스로 한다.
유사하게, 이상의 펌프 광원(1)과 유사한 다이오드 레이저 외의 광원을 탐측 레이저로 선택할 수 있다. 입사빔(5a)을 발생하는데 사용될 수 있는 펄스 광원은, Q 스위치 Nd：YAG, Nd：YLF, Ti：사파이어, 다이오드, C02, 홀뮴, 엑시머, 염료 및 금속 증기 레이저 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 설계 방안에 관한 입사 탐측광(5a)은 파장 범위에 대해서도 보다 강한 적응성을 가지며, 엄격하게 한정하지 않는다. 하지만, 입사빔(5a)의 시준성 제안에 대해 요구가 높으므로, 광학 시스템 중의 기타 광학 소자의 전계 강도와 균형을 이루고 매칭되도록 설계해야 한다.
본 발명의 중요한 개선 중의 하나로서, 탐측 광로에 동공 분할 시스템(7)을 사용한 것이다. 여기서, 상기 동공 분할 방안에서, 우선 입사 탐측빔(5a)의 전계 강도에 대해 복수의 상이한 유형의 통광부를 구비하는 구조인 동공 분할 시스템(7)을 사용해야 하며, 상기 상이한 유형의 통광부는 광 유통량의 차이를 가져, 입사빔(5a) 또한 반사빔(5b)의 전계 강도가 복수의 상이한 유형의 통광부의 구조에 의해 간섭되고 분할되도록 한다. 나아가, 동공 분할기(7)는 적어도 2개의 통광부, 광 유통량 제한부 구조를 구비하는 광학 소자이며, 그의 통광부는 1차원 구조(x 횡방향 또는 y 종방향 또는 경사 방향으로 입사광(5a)을 분할)이거나 2차원 구조(임의의 형상의 격자식 또는 임의의 패턴식으로 입사광(5a)을 분할)일 수 있으며, 2차원 구조일 경우 균일하게 분할 또는 불균일하게 분할할 수도 있으며, 이는 모두 동일한 원리로 신호 대 잡음비를 향상시키는 역할을 구비한다. 여기서, 상기 통광부 및 통광 제한부는 입사빔(5a)에 대한 광반 방향에서 될수록 많은 분할 구조를 구비하는 것이 바람직하다.
도 6에 도시된 바와 같이, 이는 본 발명에 따른 일 동공 분할기의 실시 형태이며, 통광부 및 통광 제한부가 스트립 형상 구조를 가지며, 전체적인 동공 분할기(7)는 직경이 D인 원반형 구조이다. 여기서 통광 제한부는 불투광 재료로 형성된다. 본 실시예에서 주기적 스트립 형상 구조는 통광 너비가 a이고 통광 제한부의 너비가 b이며 전체 주기적 구조의 너비가 d이다. 입사 탐측광(5a)이 상기 동공 분할기(7)를 경과한 후, 상기 입사빔(5a)의 전계 강도를 분할하며, 렌즈군(9)을 경과한 후 동공 분할기(7)가 이미징하여 변형 영역(4)에 집합되며, 박막 구조에 의해 광반사된 후 다시 렌즈군(9) 및 동공 분할기(7)를 경과한후, 마지막에 탐측기(10)에 의해 수신된다. 반사빔(5b)은 변형 영역(4)의 음향 간섭을 받아 변화하게 되므로, 탐측기(10)는 에코로 인한 시간 관련성 광 강도 변화, 즉 반사빔(5b) 신호 변화를 탐측할 수 있다. 더 나아가, 이러한 변화는 제1 방면은 조리개에 일정한 정도의 광 강도 변화가 발생하는데 있고, 제2 방면은 조리개의 상이 간섭을 받은 후 탐측기(10) 이미징 부위의 위치 편차에 있을 수 있으며, 조리개의 스트립 형상은 탐측기의 이미징 위치에서 미소한 위치 편차가 발생하게 된다. 최종적으로, 분석 후의 광 강도 변화 및 이미징 위치 편차가 형성한 신호 변화는 도 8에 도시된 원형 광반의 편차에 비해 간섭에 관한 더 많은 차원의 정보를 구비하게 되므로, 더 정밀한 검출 결과를 획득할 수 있다.
더 바람직하게는, 상기 반사빔(5b)은 동공 분할기(7)의 다른 일부분을 경과하게 되는데, 도 5에 도시된 실시 형태에 따르면, 동공 분할기(7)는 하나의 전체적인 부재이고, 좌우 대칭되며, 렌즈군(9)이 광로 시스템에서 동일한 서로 대칭되는 광학 소자인 것이 바람직하므로, 이 부분의 입사광 조리개는 마침 출사광의 조리개의 통광부 및 통광 제한부와 중첩되거나 조금 차폐되며, 광음향 간섭에 의해 신호의 변화가 발생된 후, 이러한 중첩 또는 조금의 차폐로 인해 신호가 변화하게 되므로, 탐측기의 광 강도 변화 정보를 분석하여 더 많은 정보를 획득할 수 있다.
물론, 상기의 경우, 동공 분할기(7)는 하나의 전체적인 부재이고, 광학 시스템의 소자를 현저하게 절약하고, 광로를 간략화시킬 수 있다. 상기 광학 소자는 비대칭 구조일 수 있으며, 이때, 입사광 조리개는 마침 출사광의 조리개의 통광부 및 통광 제한부와 교차되어, 2차원 정보를 가지는 패턴 이미지를 형성한다. 이러한 비대칭 구조는 부재 제조 과정에서의 공정 난이도를 증가시킬 수 있다.
나아가, 여기서 동공 분할기(7) 및 렌즈군(9)의 위치 선택은, 광학 시스템을 구축하고 점검하는 과정에서, 동공 분할기(7)의 선명한 이미지가 변형 영역(4)의 표면에 조사될 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 초첨에 위치하지 않은 모호한 이미지는 이미징 패턴 분석의 난이도를 현저하게 높이게 된다.
요컨대, 상기의 동공 분할 방안에서, 우선 적어도 2개의 통광부, 광 유통량 제한부를 구비하는 광학 소자인 동공 분할기(7)를 사용해야 하며, 그는 1차원 격자(x 횡방향 격자 분할, y 종방향 격자 분할, 경사 방향 격자 분할)이거나 2차원 격자(임의의 형상의 격자식 분할 또는 임의의 패턴식 분할)일 수 있으며, 균일 격자 분할 또는 불균일 격자 분할일 수도 있으며, 모두 동일한 원리로 신호 대 잡음비를 향상시키는 역할을 구비한다. 한세트의 광학 렌즈군, 하나의 동공 분할기를 이용하여 공간 사이즈에 대한 요구 및 비용을 대폭 줄일 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 이는 분할 후의 조리개 패턴을 비교한 효과를 도시한 예시도이며, 광로 시스템의 역할 하에, 동공 분할기(7)의 상이 그 자체의 하표면에 커버된다. 펌프 광원(1)이 융기를 생성하여, 에코로 인해 반사 탐측광(5b)의 각도가 변화되면,동공 분할기(7)의 좌측 절반의 상은 우측 절반의 동공 분할기(7) 우측 절반과 변위가 생기며, 나아가 탐측기(10)에 진입한 광 강도가 시간 관련성의 변화하는 것을 얻으므로, 신호 대 잡음비가 종래 기술보다 훨씬 높다.
본 발명의 중요한 개선 중의 하나로서, 동공 분할 시스템(7)이 입사빔(5a)의 전계 강도를 분할하는 영역과 반사빔(5b)을 분할하는 영역은 축대칭 구조이다. 동공 분할 시스템(7)이 동일한 수평면의 제1 동공 분할기 및 제2 동공 분할기일 경우, 제1 동공 분할기와 제2 동공 분할기는 입사빔(5a)과 반사빔(5b)에 대해 축대칭된다. 도5에 도시된 실시 형태에 따르면, 동공 분할기(7)는 하나의 전체적인 부재이므로, 동공에 입사된 입사 광로와 동공에서 출력된 출력 광로는 축대칭된다.
본 발명의 중요한 개선 중의 하나로서, 입사빔(5a)은 작은 각도로 동공 분할 시스템(7)에 입사되고, 여기서 상기 각도는 박막 평면에 수직되는 방향과 약 0°~30°를 이루고, 너무 큰 각도의 이미징은 전계 강도 범위를 제어하는데 불리하며, 너무 작은 입사 각도는 입사광과 반사광을 구분하는데 불리하다. 특히 본 발명의 바람직한 실시예에서, 동공 분할기(7)와 렌즈군(9)이 전체적인 부재일 경우, 구체적으로 도 5에 도시된 바와 같다. 나아가, 상기 각도는 반사광 변화를 탐측하는 장치의 각 소자의 광학 파라미터 및 거리에 의해 계산하여 얻어진 것이다.
본 발명의 중요한 개선 중의 하나로서, 신호 대 잡음비를 높이기 위해, 입사 탐측광 빔의 전계 강도 분포 또는 렌즈군의 관측 시야 범위를 이론적으로 도출하고 조절하며, 마찬가지로 목표 출사 탐측광 광반의 전계 강도 분포를 변조하여, 탐측기의 신호 대 잡음비를 향상시킬 수 있다. 도 5에 도시된 실시 형태에 따르면, 입사빔(5a)은 동공 분할기(7)를 경과한 후 변형 영역(4)에서 반사빔(5b)을 생성하는데 그 과정은 푸리에 변환이다. 즉 동공 분할기(7)의 상표면의 입사빔(5a)의 전계 강도 분포는
Figure pat00001
이며, 다음 입사빔(5a)의 변형 영역(4)에서의 전계 강도 분포는 제2 전계 강도 분포(
Figure pat00002
)이며, 즉,
Figure pat00003
이다.
동공 분할기(7)의 구경 함수(
Figure pat00004
)를 변조하여, 입사빔(5a)이 변형 영역(4) 표면에서의 전계 강도 분포가
Figure pat00005
인 것을 얻을 수 있다. 렌즈군(9)은 관측 시야 범위 내의 일부 전계 강도 분포(
Figure pat00006
)의 반사빔(5b)을 수신하며, 대칭되는 광로 시스템으로 인해, 동공 분할기(7)의 하표면에 반사된 반사빔(5b)의 전계 강도 분포는 제3 전계 강도 분포(
Figure pat00007
)이며, 크기는 입사빔(5a)이 동공 분할기(7)의 하표면을 경과한 제1 전계 강도 분포(
Figure pat00008
)와 유사하다. 동공 분할기(7)의 구경 함수(
Figure pat00009
)를 변조하는 것을 통해 제4 전계 강도 분포(
Figure pat00010
)의 반사빔(5b)을 얻는 것을 구현할 수 있다. 하지만, 제4 전계 강도 분포(
Figure pat00011
)의 반사빔(5b)과 동공 분할기(7)의 구경 함수(
Figure pat00012
)는 다시 중첩되고 변위되므로, 신호 대 잡음비가 높은 신호 변화를 얻을 수 있다.
더 나아가, 입사빔(5a)이 동공 분할기(7)의 상표면에서의 최초 전계 강도 분포는
Figure pat00013
이고, 구경 함수가
Figure pat00014
인 동공 분할기(7)의 하표면에서 형성한 제1 전계 강도 분포(
Figure pat00015
)는
Figure pat00016
이다.
입사빔(5a)이 변형 영역(4)의 표면에 도착한 제2 전계 강도 분포는
Figure pat00017
이다.
입사빔(5a)이 변형 영역(4)의 표면에 도착한 제2 전계 강도 분포는
Figure pat00018
이며, 렌즈군(9)의 관측 시야 범위 내에 위치하는 반사빔(5b)이 동공 분할기(7)의 하표면에 시준되어 형성된 제3 전계 강도 분포는
Figure pat00019
이며, 즉
Figure pat00020
이다.
반사빔(5b)이 다시 동공 분할기(7)를 경과하여, 구경 함수(
Figure pat00021
)에 기초하여 제4 전계 강도 분포(
Figure pat00022
)를 형성하며, 즉
Figure pat00023
이다.
반사빔(5b)이 동공 분할기(7)의 상표면에서의 전계 강도 분포는
Figure pat00024
이며, 수학식으로 도출한 결론은, 최종 신호인
Figure pat00025
와
Figure pat00026
,
Figure pat00027
, 렌즈군(9)의 관측 시야 사이에 명확한 물리적 관계가 존재하며, 목표는
Figure pat00028
를 최대화시키는 것이다. 여기서,
Figure pat00029
는 에코 신호에 의해 발생된 반사 탐측광(5b)의 각도 변화이며, s는 탐측기의 수신 면적이며,
Figure pat00030
와
Figure pat00031
,
Figure pat00032
, 렌즈군(9)의 관측 시야 사이에 관계가 존재하므로, 동공 분할기(7)의 구경 함수
Figure pat00033
를 이용하여 더 쉽게 변조할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 동공 분할 방안에 있어서, 도6에 도시된 동공 분할기(7)를 사용한 후, 탐측기(10)가 획득한 최종 신호는 명암이 교대되는 무늬 패턴이며, 동공 분할 후의 신호 변화율은
Figure pat00034
= 각 밝은 무늬 변화 너비/ 각 밝은 무늬 원래 너비 =
Figure pat00035
이며;
도 8에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 동공 분할을 진행하지 않은 방안에 있어서, 신호 변화율은
Figure pat00036
= 원형 광반 변위 면적 /원형 광반 면적 =
Figure pat00037
이며,
여기서,
Figure pat00038
또는
Figure pat00039
이며, 일반적으로 광 전계 강도 분포는 가우스 분포이므로, 결국
Figure pat00040
를 더욱 선명하게 볼수 있다. 따라서, 본 발명의 동공 분할 방안을 사용한 탐측기가 탐측한 신호는 움직임이 더욱 선명하고, 분할하지 않은 경우의 탐측기가 탐측한 신호는 움직이는 폭이 매우 작아 식별하기 쉽지 않다.
한편, 상기 동공 분할기(7)의 주요 핵심은 조리개 구경이 2번 이상 분할 처리를 한것보다 크거나 같은데 있으며, 동공 분할기(7)의 구체적인 광학 파라미터 및 공정 일치성 문제는, 실제적인 적용 상황에 따라 최적화하여 설계할 수 있으며, 그 제조 재료는 광학 공정 조건에 따라 제조될 수 있다. 그리고, 광학 시스템 중의 반사 효과 등 요소를 고려하여, 나아가 바람직하게는 동공 분할기(7)의 표면 또는 배면에 막 도포를 진행하여 조리개의 반사가 입사빔(5a)에 대한 영향 등을 감소하도록 하거나, 또는 조리개의 가장 자리에서 발생할 수 있는 회절 패턴을 고려하여 필터 소자를 설계하여, 1급 무늬를 유지하는 설계 등이 모두 상기 핵심을 근거로 더 설계할 수 있다. 동시에, 조리개 자체는 동공 크기를 조절할 수 있는 방식의 설계를 진행할 수 있으므로, 여러번 측정하여 광학 시스템의 하드웨어 자체로 인한 측정 결과의 간섭 및 오차를 감소하는데 편리하며, 또한 광학 시스템의 안정성의 영향을 고려하여, 상기 조리개의 고정, 디바이스 조정은 상황에 따라 설계할 수 있다.
렌즈군(9)은 광학 소자 어셈블리 시스템이고, 광로에 대한 시준을 완성하며, 상응한 광학적 기능을 구현할 수만 있으면, 이에 대해 엄격하게 제한하지 않는다. 한편, 광로에 광 강도에 대한 부스터 소자를 구비하여 조리개로 인한 에너지 소모를 보충하는 것도 상황에 따라 설계할 수 있다.
본 발명에 관한 방법 및 장치로 모니터링된 샘플은 덩어리 모양(예를 들어, 금속 또는 반도체와 같은 고체), 박막(예를 들어, 폴리머, 반도체 또는 금속막), 유체, 표면 또는 음향 광학 시간 간섭의 효과를 나타내는 것일 수 있다. 전형적인 샘플은 반도체 공업에서 사용되는 금속막, 예를 들어 알루미늄, 텅스텐, 티타늄：텅스텐, 티타늄 또는 산화물 박막 등일 수 있다. 이러한 샘플에서 확정되는 재료의 특성들은 기계적, 물리적(예를 들어, 두께), 탄성, (깊은 의존성 및/또는 이방성)확산, 접착, 열(예를 들어, 열확산) 및 이들에 관련된 것을 기초로 한 접착 특성을 포함할 수 있다. 도7에 도시된 바와 같이, 조리개 분할에 의해 이미지 분할이 풍부할수록, 추출할 수 있는 정보의 차원이 풍부하게 된다. 예를 들면, 조리개 상의 위치 변화의 이동에서 반사광 각도의 변화를 검출해낼 수 있으며, 여기서 상의 왜곡 또는 형상의 변화는 변형 영역(4)의 광학적 특성에 의해 발생된 것임을 의미할 수 있다. 분할된 패턴이 많을수록, 추출될 수 있는 공통적 특징 및 특정된 특징도 많아지므로, 본 발명에서 사용되는 방안에 따라 후속의 상 형성 광의 컴퓨터 분석에서 더 높은 분석 정밀도를 획득하도록 한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면,
측정될 물체(4)에 조사된 입사빔(5a)의 전계 강도 분포를 조절하여, 상기 입사빔(5a)이 전계 강도 분포가 복수의 특징 강도 피크 분포를 구비하는 빔으로 되도록 하는 단계;
상기 입사광(5a)이 측정될 물체(4)에 의해 반사된 후의 반사빔(5b)의 시간 관련성 광 강도 변화를 분석하여 반사광(5)의 변화 정보를 획득하는 단계,를 포함하는 반사광 변화를 탐측하는 방법을 제공한다.
나아가, 측정될 물체(4)에 조시된 입사빔(5a)의 전계 강도 분포를 조절하는 방법은, 입사빔(5a)의 광로 뒤에 순서대로 적어도 하나의 동공 분할 시스템(7)과 광로 시준 시스템(9)을 구비하며, 동공 분할 시스템(7)은 입사빔(5a)의 전계 강도를 분할하여 동공 분할 시스템(7)의 하표면에서 제1 전계 강도 분포를 형성하도록 하고, 광로 시준 시스템(9)은 동공 분할 시스템(7)을 통과한 후의 입사빔(5a)을 측정될 물체(4)의 표면에 집합하여 제2 전계 강도 분포를 형성하고, 자체의 관측 시야 범위 내에서 반사빔(5b)을 수신하고 동공 분할 시스템(7)의 하표면에 시준하여 제3 전계 강도 분포를 형성하며, 동공 분할 시스템(7)은 광로 시준 시스템(9)을 통과한 후의 반사빔(5b)을 다시 조절하여 동공 분할 시스템(7)의 상표면에서 제4 전계 강도 분포를 형성하도록 한다. 여기서, 상기 제3 전계 강도 분포가 생성한 패턴 특징과 상기 제1 전계 강도 분포가 생성한 패턴 특징은 유사하다. 상기 방법의 구현 원리, 기술적 효과는 상기 장치와 유사하므로그에 대한 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면,
일 시점에서 측정될 막(2)의 상표면(3a)에서 하면으로 복수의 여기원을 버스트하여, 측정될 막(2)의 상표면에 적어도 하나의 변형 영역을 생성하도록 하는 버스트 유닛(1);
변형 영역에 대응되는 편광 반사빔(5b)의 신호 강도 피크 변화 정보를 획득하는 상기의 반사빔 변화를 탐측하는 장치; 및
피크에 대응되는 시간 간격에 따라 측정될 막(2)의 두께를 계산하는 계산 유닛, 을 포함하는 막 두께 측정 장치를 제공한다. 상기 장치의 구현 원리, 기술적 효과는 상기의 반사빔 변화를 탐측하는 장치와 유사하므로, 그에 대한 설명은 생략하도록 한다. 당업자는 상기의 내용이 본 발명의 보다 바람직한 실시예일 뿐 본 발명을 한정하지 않는다는 것을 쉽게 이해할 수 있으며. 본 발명의 사상 및 원칙 내에서 임의의 수정, 동등 교체 및 개선 등은 모두 본 발명의 보호 범위 내에 포함되어야 한다.
모든 도면에서, 동일한 참조 부호는 동일한 기술적 특징을 나타내며, 구체적으로,
1: 버스트 유닛(펌프 광원);
2: 측정될 막;
3a: 측정될 막의 상표면;
3b: 측정될 막의 하표면;
4: 변형 영역;
5a: 입사빔;
5b: 반사빔;
6: 종래 기술의 음향 광학 측정 시스템의 탐측 모듈;
6a: 제1 탐측기;
6b: 제2 탐측기;
6c: 제1 반사 미러;
6d: 제2 반사 미러;
7: 동공 분할 시스템;
9: 광로 시준 시스템;
10: 탐측기.

Claims (13)

  1. 작은 각도로 경사지게 입사되는 입사빔(5a)을 생성하며, 상기 작은 각도가 0~30도 범위 내의 입사각인 적어도 하나의 탐측 광원;
    입사빔(5a)과 반사빔(5b)의 전송 경로에 구비되고, 제1 표면 및 제2 표면을 포함하며, 상기 입사빔(5a)의 전계 강도를 분할하여 상기 제1 표면에서 제1 전계 강도 분포를 형성하고, 제3 전계 강도 분포를 구비하는 반사빔(5b)을 분할하여 상기 제2 표면에서 제4 전계 강도 분포를 형성하도록 하는 적어도 하나의 동공 분할 시스템(7);
    상기 동공 분할 시스템(7)의 상기 제1 표면에 가까운 일측에 구비되어, 상기 동공 분할 시스템(7)을 통과한 후의 입사빔(5a)을 측정될 물체(4)의 표면에 집합하여 제2 전계 강도 분포를 형성하고, 자체의 관측 시야 범위 내에서 반사빔(5b)을 수신하고 상기 동공 분할 시스템(7)의 제1 표면에 시준하여 제3 전계 강도 분포를 형성하는 적어도 하나의 광로 시준 시스템(9);
    상기 동공 분할 시스템(7)을 통과한 후의 반사빔(5b)을 탐측하여 반사빔(5b)의 광 강도를 획득하는 적어도 하나의 탐측기(10); 및
    상기 반사빔(5b)의 시간 관련성 광 강도 변화 정보를 분석하는 분석 장치, 를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사광 변화를 탐측하는 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 전계 강도 분포가 생성한 패턴 특징과 상기 제1 전계 강도 분포가 생성한 패턴 특징은 유사한 것을 특징으로 하는 반사광 변화를 탐측하는 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 동공 분할 시스템(7)은 동일한 수평면에 위치하는 제1 동공 분할기 및 제2 동공 분할기를 포함하며, 상기 제1 동공 분할기는 상기 입사빔(5a)을 전계 강도 분할하여 제1 전계 강도 분포의 입사빔(5a)을 형성하고, 상기 제2 동공 분할기는 제3 전계 강도 분포의 반사빔(5b)을 전계 강도 분할하여 제4 전계 강도 분포의 반사빔(5b)을 형성하며, 상기 제1 동공 분할기와 제2 동공 분할기는 동일한 구경 함수를 구비하는 것을 특징으로 하는 반사광 변화를 탐측하는 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 동공 분할기 및 상기 제2 동공 분할기는 동일 동공 분할기(7)인 것을 특징으로 하는 반사광 변화를 탐측하는 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 광로 시준 시스템(9)은 동일한 수평면에 위치하는 제1 시준 광학 소자 및 제2 시준 광학 소자를 포함하며, 상기 제1 시준 광학 소자는 제2 전계 강도 분포를 구비하는 입사빔(5a)을 시준하고 집합하여 측정될 물체(4)의 표면에 조사하고, 상기 제2 시준 광학 소자는 자체의 관측 시야 범위 내에서 제2 전계 강도 분포의 반사빔(5b)을 수신하고 시준하여 제3 전계 강도 분포를 구비하는 반사빔(5b)을 형성하여 동공 분할 시스템(7)의 제1 표면에 조사하는 것을 특징으로 하는 반사광 변화를 탐측하는 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 시준 광학 소자 및 상기 제2 시준 광학 소자는 동일 시준 광학 소자(9)인 것을 특징으로 하는 반사광 변화를 탐측하는 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 동공 분할 시스템(7)에는 복수의 상이한 유형의 통광부의 구조가 구비되며, 상기 상이한 유형의 통광부는 광 유통량의 차이를 가져, 상기 입사빔(5a) 또는 반사빔(5b)의 전계 강도가 상기 복수의 상이한 유형의 통광부의 구조에 의해 간섭되고 분할되도록 하는 것을 특징으로 하는 반사광 변화를 탐측하는 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 동공 분할 시스템(7)에는 복수의 통광부 및 복수의 통광 제한부의 구조가 구비되며, 상기 입사빔(5a) 또는 반사빔(5b)의 전계 강도가 상기 복수의 통광부 및 복수의 통광 제한부의 구조에 의해 간섭되고 분할되도록 하는 것을 특징으로 하는 반사광 변화를 탐측하는 장치.
  9. 제1 내지 8 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 동공 분할 시스템(7)이 상기 입사빔(5a)의 전계 강도를 분할하는 영역과 상기 반사빔(5b)을 분할하는 영역은 축대칭 구조인 것을 특징으로 하는 반사광 변화를 탐측하는 장치.
  10. 일 입사빔(5a)을 제공하며, 상기 입사빔(5a)의 전송 경로 상측에 순서대로 적어도 하나의 동공 분할 시스템(7) 및 적어도 하나의 광로 시준 시스템(9)을 배치하며, 상기 입사빔(5a)이 0~30도 범위 내의 작은 각도로 상기 동공 분할 시스템(7)에 경사지게 입사되는 단계;
    상기 동공 분할 시스템(7)을 사용하여 상기 입사빔(5a)의 전계 강도를 분할하여 상기 동공 분할 시스템(7)의 제1 표면에서 제1 전계 강도 분포를 형성하고, 다시 상기 광로 시준 시스템(9)을 통해 상기 입사빔(5a)을 측정될 물체(4)의 표면에 집합하여 제2 전계 강도 분포를 형성하는 단계;
    상기 광로 시준 시스템(9)을 사용하여 자체의 관측 시야 범위 내에서 반사빔(5b)을 수신하고 상기 동공 분할 시스템(7)의 제1 표면에 시준하여 제3 전계 강도 분포를 형성하고, 다시 상기 동공 분할 시스템(7)을 통해 상기 반사빔(5b)을 조절하여 상기 동공 분할 시스템(7)의 제2 표면에서 제4 전계 강도 분포를 형성하는 단계; 및
    상기 입사빔(5a)이 상기 측정될 물체(4)에 의해 반사된 후의 반사빔(5b)의 시간 관련성 광 강도 변화를 분석하여 반사빔(5b)의 변화 정보를 획득하는 단계, 를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사광 변화를 탐측하는 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제3 전계 강도 분포가 생성한 패턴 특징과 상기 제1 전계 강도 분포가 생성한 패턴 특징은 유사한 것을 특징으로 하는 반사광 변화를 탐측하는 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 동공 분할 시스템(7)에는 복수의 상이한 유형의 통광부의 구조가 구비되며, 상기 상이한 유형의 통광부는 광 유통량의 차이를 가져, 상기 입사빔(5a) 또는 반사빔(5b)의 전계 강도가 상기 복수의 상이한 유형의 통광부의 구조에 의해 간섭되고 분할되도록 하는 것을 특징으로 하는 반사광 변화를 탐측하는 방법.
  13. 일 시점에서 측정될 막(2)의 상표면(3a)에서 하면(3b)으로 복수의 여기원을 버스트하여, 상기 측정될 막(2)의 상표면에 적어도 하나의 변형 영역을 생성하도록 하는 버스트 유닛(1);
    상기 변형 영역에 대응되는 반사빔(5b)의 신호 강도 피크 변화 정보를 획득하는 제1 내지 11 항 중 어느 한 항의 반사광 변화를 탐측하는 장치; 및
    피크에 대응되는 시간 간격에 따라 측정될 막(2)의 두께를 계산하는 계산 유닛, 을 포함하는 것을 특징으로 하는 막 두께 측정 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2600114B2 (ja) * 1994-11-28 1997-04-16 工業技術院長 ノイズに強い正確な楕円近似による計測方法
US8368897B2 (en) * 2008-08-22 2013-02-05 Ciencia, Inc. Versatile surface plasmon resonance analyzer with an integral surface plasmon resonance enhanced fluorescence mode
US8681413B2 (en) * 2011-06-27 2014-03-25 Kla-Tencor Corporation Illumination control
WO2013168457A1 (ja) * 2012-05-07 2013-11-14 株式会社ニコン 面位置計測装置、面位置計測方法、露光装置、およびデバイス製造方法
CN102679894B (zh) * 2012-06-11 2014-07-09 北京理工大学 反射式差动共焦透镜中心厚度测量方法
WO2018007126A1 (en) * 2016-07-07 2018-01-11 Asml Netherlands B.V. Method and apparatus for calculating electromagnetic scattering properties of finite periodic structures
JP6550101B2 (ja) * 2017-07-13 2019-07-24 Ｊｆｅテクノリサーチ株式会社 膜厚測定方法及び膜厚測定装置
EP3441773B1 (en) * 2017-08-11 2022-11-23 Anton Paar GmbH Characterizing a height profile of a sample by side view imaging
CN109520973A (zh) * 2018-11-13 2019-03-26 北京理工大学 后置分光瞳激光差动共焦显微检测方法及装置
CN111551129B (zh) * 2020-06-11 2021-12-07 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 大口径平面镜的中、低阶面形检测装置、系统及存储介质

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