WO2024005484A1 - 다중 모드 형상 계측 장치 및 이를 이용한 다중 모드 형상 계측 방법 - Google Patents

다중 모드 형상 계측 장치 및 이를 이용한 다중 모드 형상 계측 방법 Download PDF

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WO2024005484A1
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interferometer
sample
mode
selective
light
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PCT/KR2023/008862
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한상준
박상수
최성규
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(주)오로스테크놀로지
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Publication date
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    • G01J9/00—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength
    • G01J9/02—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength by interferometric methods

Definitions

  • the present invention relates to a multi-mode shape measuring device and a multi-mode shape measuring method using the same.
  • a multi-mode shape measuring device capable of measuring the shape or thickness, such as a step on the surface of a sample, using various modes, and a multi-mode shape measuring device using the same. It relates to a multi-mode shape measurement method.
  • a monochromatic phase shifting interferometer (PSI) using monochromatic light is used to measure the surface shape
  • a white-light scanning interferometer (WLI) using white light is used.
  • PSDLI Phase shifting interferometer
  • WLI white-light scanning interferometer
  • DWLI Dispersive White-Light Scanning Interferometer
  • SR Spectroscopic Reflectometer
  • the PSI device or WLI device when measuring the shape of a specimen, the PSI device or WLI device generates abnormal interference signals due to multiple reflections in the transparent film area, causing erroneous measurements. Therefore, a metal film is coated on the entire specimen to measure the shape of the surface, and then the specimen is measured. There is a problem that needs to be discarded.
  • the DWLI device and the SR device can measure the surface shape and thickness of the transparent film area, but since they require spectroscopy, they can only measure the line area. Because of this, there is a disadvantage in that the efficiency for measuring the area area is lowered because adjacent areas must be measured sequentially.
  • the present invention was devised to improve the problems described above.
  • a multi-mode shape measurement device capable of measuring the shape and thickness, such as the step of the sample surface, using various modes, and multi-mode shape measurement using the same.
  • the purpose is to provide a method.
  • a multiple shape measurement device includes a light source; a selective interferometer that divides the light source to selectively form an interferometer of a beam traveling toward the sample and a beam traveling toward the reference mirror; And a spectrometer disposed at the rear of the selective interferometer to analyze a beam containing surface information of the sample.
  • an interferometer When an interferometer is formed by the selective interferometer, information on the surface of the sample is acquired by the distributed interferometer mode, and when the interferometer is not formed by the selective interferometer, information about the beam reflected by the sample is acquired by the reflected light mode. It is characterized by obtaining surface information of the sample.
  • the selective interferometer includes a first beam splitter that splits the light source and proceeds a portion to the sample; a reference mirror through which a portion of another light split by the first beam splitter is reflected; A light blocker disposed between the first beam splitter and the reference mirror to selectively block a beam traveling toward the reference mirror; including, depending on whether the light blocker is open, a beam that is reflected by the sample and returns. It is preferable that an interferometer of the beam reflected from the reference mirror and returned is selectively formed.
  • the beam reflected from the sample passes through a line-shaped line slit and then enters the spectrometer, and preferably includes a first camera that acquires a split image at a rear end of the spectroscope.
  • a first camera that acquires a spectroscopic image at the rear end of the spectroscope; a second camera provided between the interferometer and the spectrometer, and acquiring interference information of the beam by the interferometer before proceeding to the spectrometer; And a bandpass filter provided at the front of the second camera to selectively filter the beam that has passed through the interferometer.
  • the sample is measured in a predetermined area using PSI (Phase Shifting Interferometer) mode using monochromatic light, and if the beam is not filtered by the band-pass filter, WLI (White-Light Scanning) is performed using white light. It is desirable to measure the sample in a predetermined area using the Interferometer mode.
  • PSI Phase Shifting Interferometer
  • WLI White-Light Scanning
  • the position of the bandpass filter is variable so that it is selectively placed on the path of the beam entering the second camera.
  • the selective interferometer is preferably formed by any one of a Michelson optical system, a Mirau optical system, or a Rinnick structural optical system.
  • a signal processing unit that extracts physical information of the sample by processing image information acquired by the first camera and the second camera.
  • the multi-mode shape measurement method includes a selective interferometer that splits a light source to selectively form an interferometer of a beam traveling toward the sample and a beam traveling toward the reference mirror, and is disposed at a rear end of the selective interferometer.
  • a step of preparing an optical system including a spectrometer that specifies a beam containing surface information of a sample; and a distributed interferometer mode in which sample surface information is obtained by forming an interferometer using the selective interferometer, or a reflected light mode in which sample surface information is obtained using information on a beam reflected on the sample when an interferometer is not formed by the selective interferometer. It is characterized by comprising a mode selection step of selecting one of the modes.
  • an additional mode selection is provided between the interferometer and the spectrometer, and acquires interference information of the beam by the interferometer before proceeding to the spectrometer, and selects an additional measurement mode by selectively filtering the beam that has passed through the interferometer. Further comprising the step of measuring the sample in a predetermined area by PSI (Phase Shifting Interferometer) mode using monochromatic light when the beam passing through the interferometer is filtered, and if the beam passing through the interferometer is not filtered, measuring the sample into a predetermined area using white light. It is desirable to measure the sample in a predetermined area using WLI (White-Light Scanning Interferometer) mode.
  • PSI Phase Shifting Interferometer
  • the selective interferometric system is preferably formed by any one of a Michelson optical system, a Mirau optical system, or a Rinnick structural optical system.
  • the multi-mode shape measurement device and method according to the present invention provides multiple modes for measuring samples, so that the required measurement mode can be selected and used depending on the properties of the sample, so it is an effect that can be used universally using a single device. provides.
  • DWLI mode or SR mode using a selective interferometer, it is possible to measure the shape and thickness of the sample when it is a transparent film, and further, a second field of view (FOV) that can be used for FOV (Field of View) before entering the spectrometer.
  • FOV Field of View
  • FIG. 1 is a diagram showing a multi-mode shape measuring device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a diagram showing a state in which the optical blocker is not used (off) and the band-pass filter is used (on);
  • Figure 3 is a diagram showing a state in which the light blocker and band-pass filter are not used
  • Figure 4 is a diagram showing a state in which the light blocker is used (on);
  • Figure 5 is a view showing the upper surface of the sample observed as a line area by the first camera
  • Figure 6 is a block diagram of an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a diagram showing a selective interferometer configured with a Mirau optical system according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 1 is a diagram showing a multi-mode shape measuring device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a diagram showing a state in which the optical blocker is not in use (off) and the band-pass filter is in use (on)
  • Figure 3 is a diagram showing a state in which the optical blocker and the band-band filter are not in use.
  • Figure 4 is a diagram showing a state in which the light blocker is used (on)
  • Figure 5 is a diagram showing the upper surface of the sample observed as a line area by the first camera
  • Figure 6 is a diagram showing an embodiment of the present invention. This is a drawing showing a block diagram.
  • Figure 7 is a diagram showing a selective interferometer configured with a Mirau optical system according to another embodiment of the present invention.
  • the multi-mode shape measurement device includes a light source 10, a selective interferometer 20, and a spectrometer 30.
  • the light source 10 is provided to emit light.
  • the light source 10 is a white light source 10.
  • various sources such as a tungsten-halogen lamp, Xe lamp, and LED may be used.
  • a collimator 11 that collimates light and a beam expander 12 that expands or reduces the diameter of light may be disposed.
  • the light source 10 may be a laser, and when the laser is used, it may be guided toward the selective interferometer 20 by an optical fiber.
  • the selective interferometer 20 is provided to selectively form an interferometer in which a beam traveling toward the sample 80 and a beam traveling toward the reference mirror 22 interfere with each other by dividing the light source 10.
  • selectively forming the interferometer is used to include the case of forming an interferometer or not forming an interferometer according to the operation of the selective interferometer 20.
  • the selective interferometer 20 includes a first beam splitter 21, a reference mirror 22, and a light blocker 23.
  • the first beam splitter 21 splits the light source 10 and advances it to the sample 80. According to this embodiment, the beam split by the first beam splitter 21 proceeds toward the sample 80 disposed vertically below.
  • the sample 80 is mounted on the XY stage 90 and is installed to move with the XY stage 90.
  • the reference mirror 22 reflects another part of the light split by the first beam splitter 21. According to this embodiment, the reference mirror 22 reflects the beam split by the first beam splitter 21 and reflects it back to the first beam splitter 21. The position of the reference mirror 22 can be moved toward or away from the first beam splitter 21 using a piezoelectric element or the like.
  • the light blocker 23 is disposed between the first beam splitter 21 and the reference mirror 22 and is provided to selectively block a beam traveling toward the reference mirror 22.
  • the fact that the light blocker 23 selectively blocks the beam means that an environment that prevents the beam from traveling to or from the reference mirror 22 can be selected by the light blocker 23. It means there is.
  • the beam reflected back from the sample 80 and the beam reflected back from the reference mirror 22 An interferometer is selectively formed. That is, when the beam is blocked using the light blocker 23, the beam entering the reference mirror 22 is blocked, and the interferometer of the beam reflected from the sample 80 and the beam reflected through the reference mirror 22 is divided. not formed Conversely, if the beam that is split and proceeds from the first beam splitter 21 is not blocked without using the light blocker 23, the beam reflected from the sample 80 and the beam reflected through the reference mirror 22 These interfere with each other to form an interferometer.
  • an interferometer when an interferometer is formed by the selective interferometer 20, surface information of the sample 80 is acquired by the dispersive interferometer mode, and the selective interferometer 20 If an interferometer is not formed, information on the surface of the sample 80 can be obtained using a spectroscopic reflectometer that acquires information on the beam reflected by the sample 80.
  • measurement is performed using a Dispersive White-Light Scanning Interferometer (DWLI) mode, which measures the surface shape of a transparent film by speculating white light and modeling the phase value for each wavelength, or using a spectroreflectometer.
  • DWLI Dispersive White-Light Scanning Interferometer
  • the thickness of multilayer thin films can be measured using the SR (Spectroscopic Reflectometer) mode.
  • a line-shaped line slit 31 is disposed at the front of the spectrometer 30, so that the beam reflected from the sample 80 passes through the line slit 31.
  • the line area (LA) can be measured.
  • a first camera 40 that acquires a spectroscopic image is disposed at the rear end of the spectrometer 30, and the image information acquired by the first camera 40 is processed by the signal processing unit 100 to obtain a sample 80. ) to extract the physical information.
  • the multi-mode shape measuring device can measure the surface shape and thickness of the transparent film area in the line area (LA) by selectively adopting the DWLI mode or the SR mode.
  • the XY stage 90 on which the sample 80 is mounted moves in one direction and repeats the measurement of the line area LA, thereby measuring the surface shape of the sample 80 in a predetermined area.
  • the multi-mode shape measurement device includes a second camera 50 and a band-pass filter 60 to implement a mode for measuring the shape of an opaque film in a predetermined area.
  • the second camera 50 is provided between the selective interferometer 20 and the spectrometer 30 to obtain interference information of the beam by the selective interferometer 20 before proceeding to the spectrometer 30. It is prepared.
  • the second camera 50 may receive the beam interfered by the selective interferometer 20.
  • the selective interferometer 20 may be configured to receive the interference beam.
  • the light blocker 23 is turned off to allow the beam to proceed toward the reference mirror 22.
  • image information received by the second camera 50 is processed by the signal processing unit 100 to obtain physical information of the sample 80. Extract.
  • image information acquired by the first and second cameras 40 and 50 may be processed by the integrated signal processing unit 100, and a separate signal processing unit 100 may be used depending on the usage environment. ) can be implemented to be processed by.
  • the band filter 60 is provided in front of the second camera 50 and selectively filters the beam that has passed through the selective interferometer 20. According to this embodiment, the bandpass filter 60 filters the beam into short-wavelength light. Additionally, the position of the bandpass filter 60 is variable so that it is selectively placed on the path of the beam entering the second camera 50.
  • the bandpass filter 60 when the bandpass filter 60 is placed on the path entering the second camera 50, the beam is filtered into monochromatic light, and the bandpass filter 60 If the location deviates from the path leading to the second camera 50, the interference light enters the second camera 50 as is.
  • the configuration for changing the position of the band-pass filter 60 can be done either automatically or manually by using a motor or the like or by inserting or removing the band-pass filter 60 at a predetermined position.
  • the bandpass filter 60 filters the beam. That is, when the beam is filtered by the bandpass filter 60, the surface of the sample 80 can be measured using PSI (Phase Shifting Interferometer) mode using monochromatic light.
  • PSI Phase Shifting Interferometer
  • the PSI mode is a mode in which the sample 80 is measured before the beam enters the spectrometer 30, and the surface of the sample 80 can be measured in a predetermined area. Additionally, if the beam is not filtered by the bandpass filter 60, the surface of the sample 80 can be measured using white-light scanning interferometer (WLI) mode.
  • WLI white-light scanning interferometer
  • the WLI mode is also a mode in which the sample 80 is measured before the beam enters the spectrometer 30, and the surface of the sample 80 can be measured in a predetermined area.
  • PSI mode and WLI mode can observe the surface of the sample 80 of the opaque film, and measure the relatively smooth height shape in the area area (in contrast to the line area (LA)).
  • the selective interferometer 20 uses a Linnik structure including a first beam splitter 21, a sample 80, a reference mirror 22, and an objective lens 70.
  • Michelson optical system or Mirau optical system can be adopted and applied.
  • the distance between the first beam splitter 21 and the objective lens 70, the first beam splitter 21 and the reference mirror should be the same.
  • the position of the reference mirror 22 can be moved toward or away from the first beam splitter 21 using a piezoelectric element, etc., and the position of the reference mirror 22 is determined by the objective lens.
  • 70 moves in the vertical direction (Z-axis direction) according to the surface height of the sample, it moves in synchronization, and the reference mirror 22 and the objective lens 70 are controlled by a driving unit.
  • the Michelson optical system or the Mirau optical system is a type in which a reference mirror 22 is located inside the objective lens 70, and the reference mirror 22 provided inside is positioned along the z-axis together with the objective lens 70. Since it moves in one direction, a separate driving unit for varying the position of the reference mirror 22 can be omitted.
  • the objective lenses of the Maigelson optical system and the Mirau optical system can always keep the distance between the beam splitter and the objective lens and the distance between the beam splitter and the reference mirror constant just by applying a driving unit that moves the objective lens in the z-axis direction.
  • a turret or linear motor can be used to move the objective lens 70 in the z-axis direction.
  • the light blocker 23 in the Mirau optical system may be implemented as shown in FIG. 7.
  • the light blocker 23 is installed at the front of the reference mirror 22 to selectively block the beam traveling to the reference mirror 22. It can be implemented.
  • the light blocker 23 may be installed in a structure that is selectively and detachably coupled to the objective lens 70.
  • Figure 7(a) is a schematic view of the Mirau objective lens 70
  • Figure 7(b) shows the beam progressing toward the sample 80
  • Figure 7(c) shows the beam reflected by the beam splitter. It looks like it's progressing.
  • the beams in Figures 7(b) and 7(c) interfere with each other to form an interferometer.
  • the light blocker 23 in the Mirau optical system can be similarly employed in the Maigelson optical system.
  • a multi-mode shape measurement method includes an optical system preparation step and a mode selection step.
  • the optical system preparation step includes a selective interferometer 20 that divides the light source 10 to selectively form an interferometer of the beam traveling toward the sample 80 and the beam traveling toward the reference mirror 22, and the selective interferometer 20 ) is a step of configuring an optical system including a spectrometer 30 that is disposed at the rear end of the sample 80 and specifies a beam containing surface information of the sample 80.
  • the selective interferometer 20 is intended to implement a distributed interferometer mode or a reflected light mode, and can adopt the configuration described in the multi-mode shape measurement device described above. Additionally, the selective interferometer 20 may be formed by any one of a Michelson optical system, a Mirau optical system, or a Rinnick structural optical system. The detailed configuration of the selective interferometer 20 has been described above, and detailed description thereof will be omitted.
  • the mode selection step is a step of selecting either the distributed interferometer mode or the reflected light mode. If an interferometer is formed by the selective interferometer 20, a distributed interferometer mode for acquiring surface information of the sample 80 can be selected, while if an interferometer is not formed by the selective interferometer 20, the sample 80 A reflected light mode that obtains surface information of the sample 80 using information of the reflected beam may be selected.
  • the light blocker 23 of the selective interferometer 20 selectively blocks the beam traveling toward the reference mirror 22, so that the distributed interferometer mode or the reflected light mode is selected.
  • the light blocker 23 may be automatically controlled using a motor or the like, or may be manually and detachably placed on the beam path.
  • an additional mode selection step is further included.
  • the additional mode selection step is a step in which the PSI mode (Phase Shifting Interferometer Mode) using monochromatic light or the WLI mode (White Light Scanning Interferometer Mode) using white light can be additionally selected.
  • PSI mode Phase Shifting Interferometer Mode
  • WLI mode White Light Scanning Interferometer Mode
  • the additional mode selection step is provided between the selective interferometer 20 and the spectrometer 30 to obtain interference information of the beam by the interferometer before the beam progresses to the spectrometer 30.
  • the beam passing through the interferometer is selectively filtered to select an additional measurement mode.
  • an interferometer in which the beam reflected from the sample 80 and the beam reflected from the reference mirror 22 interfere with each other is formed.
  • the beam interfered by the selective interferometer 20 is split by a second beam splitter before entering the spectroscope 30, and part of it proceeds to the spectrometer 30, and the remaining part goes to the second camera 50. Proceed.
  • the second camera 50 receives interference light information from the sample 80, and at this time, information on a predetermined area can be obtained.
  • a band-pass filter 60 is provided between the second beam splitter and the second camera 50, and two measurement modes can be selected depending on whether the band-pass filter 60 is applied. As described in the multi-mode shape measurement device, the bandpass filter 60 selectively filters the beam entering the second camera 50. According to this embodiment, the band filter 60 is disposed between the second beam splitter and the second camera 50.
  • the bandpass filter 60 may be placed automatically or manually on the path along which the beam travels to the second camera 50.
  • the band filter 60 may have its position automatically adjusted using power such as a motor, or may be placed manually by being detachably coupled by the user.
  • the bandpass filter 60 When the beam is filtered by the bandpass filter 60, a PSI mode using monochromatic light is implemented and the surface of the sample 80 is measured in a predetermined area. In addition, if the bandpass filter 60 is not placed on the beam path and the beam passing through the interferometer is not filtered, the WLI mode using white light is implemented so that the surface of the sample 80 can be measured in a predetermined area. do.
  • the present invention adopts the Linnik structure as the optical structure of the white light interferometer.
  • a light blocker (23) is used between the reference mirror (22) and the first beam splitter (21).
  • the beam split by the first beam splitter 21 is reflected to the sample 80 through the objective lens 70 and becomes the first beam again. It proceeds through the splitter into the optical path into the spectroscope 30, and at this time, the first camera 40 measures the thickness of the multilayer film of the sample 80 in the line area LA in the reflected light mode (SR).
  • a distributed interferometer mode is implemented in which the separated beams form an interferometer and the shape and thickness are measured by spectralizing the beam.
  • the multi-mode shape measurement device and method according to the present invention can additionally measure the surface and position of the sample 80 by arranging the second beam splitter and the second camera 50 below the spectrometer 30. Specifically, by placing the bandpass filter 60 in front of the second camera 50, the surface shape and thickness of the opaque film can be observed in terms of area. If the beam is filtered into monochromatic light using the bandpass filter 60, the sample 80 can be observed in PSI mode, and if the bandpass filter 60 is not used, the sample 80 can be observed in WLI mode using white light.
  • the multi-mode shape measurement device and method according to an embodiment of the present invention provides multiple observation modes, so the mode can be selected and applied according to the properties of the sample 80. Therefore, the present invention provides the effect of reducing the manufacturing cost of observation equipment and shortening the measurement time of the sample 80.
  • the transparent film sample 80 can be measured as a line area (LA) in DWLI mode, and the opaque film sample 80 can be measured as an area area in PSI or WLI mode, This solves the problem of separately performing a metal film coating on the surface of the sample 80 and destroying or discarding it after measurement.
  • LA line area
  • PSI WLI mode

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

본 발명은 다중 모드 형상 계측 장치 및 이를 이용한 다중 모드 형상 계측 방법에 관한 것이다. 상기 다중 모드 형상 계측 장치는, 광원; 상기 광원을 분할하여 시료 측으로 진행하는 빔과 기준미러 측으로 진행하는 빔의 간섭계를 선택적으로 형성하는 선택적간섭계; 및 상기 선택적간섭계의 후단에 배치되어 시료의 표면 정보를 포함하는 빔을 분광하는 분광기;를 포함하여서, 상기 선택적간섭계에 의해 간섭계가 형성되는 경우 분산간섭계 모드에 의해 시료의 표면 정보를 획득하고, 상기 선택적간섭계에 의해 간섭계가 형성되지 않는 경우, 시료에 의해 반사되는 빔의 정보를 획득하는 반사광모드에 의해 시료의 표면 정보를 획득하는 것을 특징으로 한다.

Description

다중 모드 형상 계측 장치 및 이를 이용한 다중 모드 형상 계측 방법
본 발명은 다중 모드 형상 계측 장치 및 이를 이용한 다중 모드 형상 계측 방법에 관한 것으로, 특히 시료 표면의 단차와 같은 형상 내지 두께를 여러 가지 모드를 이용하여 계측할 수 있도록 한 다중 모드 형상 계측 장치 및 이를 이용한 다중 모드 형상 계측 방법에 관한 것이다.
최근, 급속한 기술 발전은 반도체, 평판 디스플레이, 광부품 등의 많은 분야에서 부품의 미세한 가공을 가능하게 하고 있으며, 나노 단위의 초정밀 제조 기술로 부품을 제조하기에 이르렀다. 미세 가공에 의해 제조된 부품은 패턴 및 형상이 복합해지고 있으며, 이러한 미세한 형상은 광학계를 이용하여 정확하게 측정하고자 시도되고 있다.
측정대상물이 불투명막인 경우, 표면 형상을 계측하기 위해서 단색광을 사용한 단색광 위상천이 간섭장치(PSI; Phase Shifting Interferometer)을 사용하거나, 또는 백색광을 사용한 백색광 주사 간섭장치(WLI; White-Light Scanning Interferometer)를 활용하였다. 또한 최근에는 백색광을 분광시켜서 파장별로 위상 값을 모델링하여 투명막의 표면 형상을 계측하는 분산 백색광 간섭장치(DWLI(Dispersive White-Light Scanning Interferometer)가 개발되었다. 또한, 분광반사장치(SR; Spectroscopic Reflectometer)를 이용하여 다층 박막의 두께를 계측하고자 시도하고 있다.
그러나, PSI 장치 또는 WLI 장치는 시편의 형상 측정시 투명막 영역에서 다중 반사로 인한 비정상적인 간섭 신호가 발생되어 오계측을 야기하므로, 시편 전체에 금속막을 코팅하여 표면의 형상을 계측하고, 이후 시료를 폐기해야 하는 문제가 있다.
또한, DWLI 장치와 SR 장치는 투명막 영역의 표면 형상 및 두께를 계측할 수 있으나, 분광을 필요로 하므로 라인 영역만을 계측할 수 있다. 이로 인해 근접 영역을 이어서 계측해야 하므로 면적 영역을 계측하기 위한 효율이 떨어지는 단점이 있다.
이와 같은 종래 광학 장치는 각각 개별적으로 사용되어 시료를 계측하므로, 시료의 종류 및 필요 영역에 대한 형상 및 두께의 관측의 측면에서 효율이 떨어지고, 제작 비용이 증가하며, 시료의 파괴 내지 폐기를 수반하는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 특히 시료 표면의 단차와 같은 형상 및 두께를 여러 가지 모드를 이용하여 계측할 수 있도록 한 다중 모드 형상 계측 장치 및 이를 이용한 다중 모드 형상 계측 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 다중 모두 형상 계측 장치는, 광원; 상기 광원을 분할하여 시료 측으로 진행하는 빔과 기준미러 측으로 진행하는 빔의 간섭계를 선택적으로 형성하는 선택적간섭계; 및 상기 선택적간섭계의 후단에 배치되어 시료의 표면 정보를 포함하는 빔을 분광하는 분광기;를 포함하여서,
상기 선택적간섭계에 의해 간섭계가 형성되는 경우 분산간섭계 모드에 의해 시료의 표면 정보를 획득하고, 상기 선택적간섭계에 의해 간섭계가 형성되지 않는 경우, 시료에 의해 반사되는 빔의 정보를 획득하는 반사광모드에 의해 시료의 표면 정보를 획득하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 선택적간섭계는, 상기 광원을 분할하여 일부를 시료로 진행시키는 제1 빔스플리터; 상기 제1 빔스플리터에 의해 분할된 또 다른 광의 일부가 반사되는 기준미러; 상기 제1 빔스플리터와 상기 기준미러의 사이에 배치되어 상기 기준미러 측으로 진행하는 빔을 선택적으로 차단하는 광차단기;를 포함하여, 상기 광차단기의 오픈 여부에 따라, 상기 시료에 반사되어 되돌아가는 빔과 상기 기준미러에서 반사되어 되돌아오는 빔의 간섭계가 선택적으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 시료로부터 반사된 빔은 라인 형태의 라인슬릿을 통과한 후 상기 분광기로 진입하고, 상기 분광기의 후단에 분광된 이미지를 획득하는 제1 카메라를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 분광기의 후단에 분광된 이미지를 획득하는 제1 카메라; 상기 간섭계와 상기 분광기 사이에 마련되며, 상기 분광기로 진행하기 전에 상기 간섭계에 의한 빔의 간섭정보를 획득하는 제2 카메라; 및 상기 제2 카메라의 전단에 마련되어, 상기 간섭계를 통과한 빔을 선택적으로 필터링하는 대역필터;를 포함하여서,
상기 대역필터에 의해 빔이 필터링되면 단색광에 의한 PSI(Phase Shifting Interferometer) 모드에 의해 시료를 소정의 영역으로 계측하고, 상기 대역필터에 의해 빔이 필터링되지 않으면, 백색광에 의한 WLI(White-Light Scanning Interferometer) 모드에 의해 시료를 소정의 영역으로 계측하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 대역필터는 상기 제2 카메라로 진입하는 빔의 경로 상에 선택적으로 배치되도록 위치가 가변되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 선택적 간섭계는, 마이켈슨 광학계, 미라우 광학계, 또는 리닉 구조 광학계 중 어느 하나에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 카메라 및 상기 제2 카메라에 의해 획득된 이미지 정보를 신호처리하여 시료의 물리적 정보를 추출하는 신호처리부를 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 다중 모드 형상 계측 방법은, 광원을 분할하여 시료 측으로 진행하는 빔과 기준미러 측으로 진행하는 빔의 간섭계를 선택적으로 형성하는 선택적간섭계와, 상기 선택적간섭계의 후단에 배치되어 시료의 표면 정보를 포함하는 빔을 분광하는 분광기를 포함하는 광학계 준비단계; 및 상기 선택적간섭계에 의해 간섭계를 형성하여 시료 표면 정보를 획득하는 분산간섭계 모드, 또는 상기 선택적간섭계에 의해 간섭계가 형성되지 않는 경우 시료에 반사되는 빔의 정보를 이용하여 시료 표면 정보를 획득하는 반사광모드 중 어느 하나를 선택하는 모드선택단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 간섭계와 상기 분광기 사이에 마련되며, 상기 분광기로 진행하기 전에 상기 간섭계에 의한 빔의 간섭정보를 획득하되, 상기 간섭계를 통과한 빔을 선택적으로 필터링하여 추가적 계측 모드를 선택하는 추가모드선택단계를 더 포함하여서, 상기 간섭계를 통과한 빔이 필터링되면 단색광에 의한 PSI(Phase Shifting Interferometer) 모드에 의해 시료를 소정의 영역으로 계측하고, 상기 간섭계를 통과한 빔이 필터링되지 않으면, 백색광에 의한 WLI(White-Light Scanning Interferometer) 모드에 의해 시료를 소정의 영역으로 계측하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 선택적간섭계는, 마이켈슨 광학계, 미라우 광학계, 또는 리닉 구조 광학계 중 어느 하나에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 다중 모드 형상 계측 장치 및 방법은, 시료 측정을 위한 다중 모드를 제공함으로써 시료의 성질에 따라 요구되는 측정 모드를 선택하여 사용할 수 있으므로, 하나의 기기를 이용하여 범용적으로 활용 가능한 효과를 제공한다.
구체적으로, 선택적간섭계를 이용하여 DWLI 모드 또는 SR 모드를 구현하여 시료가 투명막인 경우의 형상 및 두께 측정을 가능하게 하고, 나아가 분광기로 진입하기 전에 FOV(Field of View) 용으로 사용 가능한 제2 카메라를 배치하고 대역필터를 이용하여 PSI 모드 또는 WLI 모드 추가 선택 가능하도록 하여 불투명막의 형상 및 두께를 계측할 수 있는 효과를 제공한다.
도1은 본 발명 실시예에 따른 다중 모드 형상 계측 장치를 도시한 도면,
도2는 광차단기가 미사용(off)되고, 대역필터가 사용(on)된 상태를 도시한 도면,
도3은 광차단기 및 대역필터 미사용된 상태를 도시한 도면,
도4는 광차단기가 사용(on)된 상태를 도시한 도면,
도5는 제1 카메라에 의해 시료의 상면이 라인영역으로 관측되는 모습을 보인 도면,
도6은 본 발명 실시예에 대한 블럭도를 도시한 도면,
도7은 본 발명 다른 실시예에 따라 선택적간섭계를 미라우광학계로 구성한 모습을 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도1은 본 발명 실시예에 따른 다중 모드 형상 계측 장치를 도시한 도면이다. 도2는 광차단기가 미사용(off)되고, 대역필터가 사용(on)된 상태를 도시한 도면이고, 도3은 광차단기 및 대역필터 미사용된 상태를 도시한 도면이다. 도4는 광차단기가 사용(on)된 상태를 도시한 도면이고, 도5는 제1 카메라에 의해 시료의 상면이 라인 영역으로 관측되는 모습을 보인 도면이며, 도6은 본 발명 실시예에 대한 블럭도를 도시한 도면이다. 도7은 본 발명 다른 실시예에 따라 선택적간섭계를 미라우광학계로 구성한 모습을 보여주는 도면이다.
본 발명의 일 실시예 따른 다중 모드 형상 계측 장치는, 도1에 도시된 바와 같이, 광원(10), 선택적간섭계(20), 분광기(30)를 포함한다.
상기 광원(10)은 광을 방출하기 위해 마련된다. 상기 광원(10)은 백색광원(10)이 사용된다. 상기 광원(10)으로는 텅스텐-할로겐 램프, Xe 램프, LED 등 다양한 소스가 사용될 수 있다. 상기 광원(10)의 후단에는 광을 콜리메이팅하는 콜리메이터(Collimator,11)와 광의 직경을 확장 내지 축소하는 빔익스펜더(Expander,12)가 배치될 수 있다. 상기 광원(10)은 레이저가 사용될 수 있으며, 상기 레이저가 사용되는 경우 광섬유(Optical fiber)에 의해 상기 선택적간섭계(20) 측으로 유도될 수 있다.
상기 선택적간섭계(20)는, 상기 광원(10)을 분할하여 시료(80) 측으로 진행하는 빔과 기준미러(22) 측으로 진행하는 빔이 서로 간섭되는 간섭계를 선택적으로 형성하기 위해서 마련된다. 본 발명의 설명에 있어서, 상기 간섭계를 선택적으로 형성한다고 함은, 상기 선택적간섭계(20)의 동작에 따라 간섭계를 형성하거나 간섭계를 형성하지 않는 경우를 포함하는 의미로 사용한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 선택적간섭계(20)는, 제1 빔스플리터(21), 기준미러(22), 광차단기(23)를 포함한다.
상기 제1 빔스플리터(21)는 상기 광원(10)을 분할하여 시료(80)로 진행시킨다. 본 실시예에 따르면, 상기 제1 빔스플리터(21)에 의해 분할된 빔은 수직 하측에 배치된 시료(80) 측으로 진행한다. 상기 시료(80)는 XY스테이지(90) 위에 장착되며, 상기 XY스테이지(90)와 함께 움직이도록 설치된다.
상기 기준미러(22)는, 상기 제1 빔스플리터(21)에 의해 분할된 또 다른 광의 일부가 반사된다. 본 실시예에 따르면, 상기 기준미러(22)(reference mirror)는 상기 제1 빔스플리터(21)에 의해 분할된 빔을 반사시켜 다시 제1 빔스플리터(21) 측으로 반사시킨다. 상기 기준미러(22)의 위치는 압전소자 등을 이용하여 상기 제1 빔스플리터(21)를 향하여 또는 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다.
상기 광차단기(23)는, 상기 제1 빔스플리터(21)와 상기 기준미러(22)의 사이에 배치되어 상기 기준미러(22) 측으로 진행하는 빔을 선택적으로 차단하기 위해서 마련된다. 본 발명의 설명에 있어서, 상기 광차단기(23)가 빔을 선택적으로 차단한다고 함은, 빔이 기준미러(22)로 진행하거나 진행하지 못하도록 하는 환경이 상기 광차단기(23)에 의해 선택될 수 있음을 의미한다.
도2 및 도4를 참조하면, 상기 광차단기(23)의 사용 여부(on/off)에 따라 상기 시료(80)에 반사되어 되돌아가는 빔과 상기 기준미러(22)에서 반사되어 되돌아오는 빔의 간섭계가 선택적으로 형성된다. 즉, 광차단기(23)를 사용하여 빔을 차단하면, 상기 기준미러(22) 측으로 들어가는 빔이 차단되어 시료(80)에서 반사되어 나온 빔과 기준미러(22)를 통해 반사되는 빔의 간섭계가 형성되지 않는다. 반대로 광차단기(23)를 사용하지 않고 제1 빔스플리터(21)로부터 분할되어 진행하는 빔이 차단되지 않으면, 상기 시료(80)에서 반사되어 나온 빔과 상기 기준미러(22)를 통해 반사된 빔이 서로 간섭되어 간섭계를 형성한다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 상기 선택적간섭계(20)에 의해 간섭계가 형성되는 경우 분산간섭계 모드(Dispersive Interferometer Mode)에 의해 시료(80)의 표면 정보를 획득하고, 상기 선택적간섭계(20)에 의해 간섭계가 형성되지 않는 경우 시료(80)에 의해 반사되는 빔의 정보를 획득하는 반사광모드(Spectroscopic Reflectometer)에 의해 시료(80)의 표면 정보를 획득할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 백색광을 분광시켜 파장별 위상 값을 모델링하여 투명막의 표면 형상을 계측하는 분산백색광주사간섭계모드(DWLI; Dispersive White-Light Scanning Interferometer)로 계측하거나, 분광반사계모드(SR; Spectroscopic Reflectometer)로 다층 박막의 두께를 계측할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 도5에 도시된 바와 같이, 상기 분광기(30)의 전단에는 라인 형태의 라인슬릿(31)을 배치하여, 시료(80)로부터 반사된 빔이 상기 라인슬릿(31)을 통과한 후 분광되어 라인 영역(LA)이 계측될 수 있다. 상기 분광기(30)의 후단에는 분광된 이미지를 획득하는 제1 카메라(40)가 배치되고, 상기 제1 카메라(40)에 의해 획득된 이미지 정보는 신호처리부(100)에 의해 처리되어 시료(80)의 물리적 정보를 추출한다.
따라서, 본 발명에 따른 다중 모드 형상 계측 장치는, DWLI 모드 또는 SR 모드를 선택적으로 채택하여 투명막 영역의 표면 형상 및 두께를 라인 영역(LA)으로 계측할 수 있다. 시료(80)가 장착된 XY 스테이지(90)는 일방향으로 이동하면서 상기 라인 영역(LA)의 계측이 반복되면서 소정의 영역에서 시료(80) 표면 형상을 계측할 수 있다.
또한, 본 발명 실시예에 따른 다중 모드 형상 계측 장치는, 불투명막의 형상을 소정의 면적 영역으로 계측하는 모드를 구현하기 위해서 제2 카메라(50) 및 대역필터(60)를 구비한다.
상기 제2 카메라(50)는 상기 선택적간섭계(20)와 상기 분광기(30) 사이에 마련되며, 상기 분광기(30)로 진행하기 전에 상기 선택적간섭계(20)에 의한 빔의 간섭 정보를 획득하기 위해서 마련된다. 상기 제2 카메라(50)는 상기 선택적간섭계(20)에 의해 간섭된 빔을 수신할 수 있으며, 이때, 상기 제2 카메라(50)가 간섭된 빔을 수신하기 위해서 상기 선택적간섭계(20)는 상기 광차단기(23)가 오프(off)되어 기준미러(22) 측으로 빔이 진행되는 것을 허용한다.
한편, 상기 제2 카메라(50)에 의해 수신된 이미지 정보는, 상기 제1 카메라(40)에 의해 획득된 이미지 정보와 마찬가지로, 신호처리부(100)에 의해 처리되어 시료(80)의 물리적 정보를 추출한다. 도6에 도시된 바와 같이, 상기 제1,2 카메라(40,50)에 의해 획득된 이미지 정보는 통합된 신호처리부(100)에 의해 처리될 수 있으며, 사용 환경에 따라 별도의 신호처리부(100)에 의해 처리되도록 구현될 수 있다.
상기 대역필터(60)는, 상기 제2 카메라(50)의 전단에 마련되어, 상기 선택적간섭계(20)를 통과한 빔을 선택적으로 필터링한다. 본 실시예에 따르면, 상기 대역필터(60)는 상기 빔을 단파장의 빛으로 필터링한다. 또한, 상기 대역필터(60)는 상기 제2 카메라(50)로 진입하는 빔의 경로 상에 선택적으로 배치되도록 위치가 가변된다.
도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 상기 대역필터(60)가 상기 제2 카메라(50)로 진입하는 경로 상에 배치되면 상기 빔은 단색광으로 필터링되고, 상기 대역필터(60)가 상기 제2 카메라(50)로 진입하는 경로에서 벗어나 위치하면 상기 간섭광은 그대로 상기 제2 카메라(50)로 들어간다. 상기 대역필터(60)의 위치를 가변시키기 위한 구성은 모터 등을 이용하거나 소정의 위치로 대역필터(60)를 삽입하거나 제거하는 방식의 자동 또는 수동 방식이 모두 사용 가능하다.
이와 같이 상기 대역필터(60)가 빔을 필터링하는 여부에 따라 두 가지 계측모드가 구현된다. 즉, 상기 대역필터(60)에 의해 빔이 필터링되면 단색광에 의한 PSI(Phase Shifting Interferometer) 모드에 의해 시료(80) 표면을 계측할 수 있다.
상기 PSI 모드는 분광기(30)로 빔이 진입되기 전에 시료(80)를 계측하는 모드로서, 시료(80)의 표면을 소정의 면적 영역에서 계측할 수 있다. 또한, 상기 대역필터(60)에 의해 빔이 필터링되지 않으면 백색광에 의한 WLI(White-Light Scanning Interferometer) 모드에 의해 시료(80) 표면을 계측할 수 있다.
상기 WLI 모드 역시 분광기(30)로 빔이 진입되기 전에 시료(80)를 계측하는 모드로서, 시료(80)의 표면을 소정의 면적 영역에서 계측할 수 있다. PSI 모드 및 WLI 모드는 불투명막의 시료(80) 표면을 관측할 수 있으며, 비교적 매끄러운 높이의 형상을 면적 영역에서 계측(라인 영역(LA)과 대비됨)할 수 있다.
본 발명 일 실시예에 따르면, 상기 선택적간섭계(20)는 제1 빔스플리터(21), 시료(80), 기준미러(22), 대물렌즈(70)를 포함하는 리닉(Linnik) 구조를 적용하였으나, 마이켈슨(Michelson) 광학계 또는 미라우(Mirau) 광학계를 채택하여 적용할 수 있다.
먼저, 선택적간섭계(20)를 리닉 구조로 적용하는 경우, 간섭계를 형성하기 위해서 제1 빔스플리터(21)와 대물렌즈(70)의 거리와, 상기 제1 빔스플리터(21)와 상기 기준미러(22)와의 거리는 동일하게 되어야 한다. 상술한 바와 같이, 상기 기준미러(22)의 위치는 압전소자 등을 이용하여 상기 제1 빔스플리터(21)를 향하여 또는 멀어지는 방향으로 이동할 수 있는데, 상기 기준미러(22)의 위치는 상기 대물렌즈(70)가 시료의 표면 높이에 따라 상하 방향(Z축 방향)으로 이동할 때 동기화되어 이동하며, 상기 기준미러(22)와 상기 대물렌즈(70)는 구동부에 의해 제어된다.
한편, 상기 마이켈슨 광학계 또는 상기 미라우 광학계는 대물렌즈(70)의 내부에 기준미러(22)가 위치하는 형태로서, 내부에 마련되는 기준미러(22)는 대물렌즈(70)와 함께 z축 방향으로 이동하므로, 상기 기준미러(22)의 위치를 가변시키기 위한 별도의 구동부를 생략할 수 있다. 즉, 마이겔슨 광학계 및 미라우 광학계의 대물렌즈는, 그 대물렌즈를 z축 방향으로 이동시키는 구동부의 적용만으로 빔스플리터와 대물렌즈의 거리와, 빔스플리터와 기준미러의 거리를 항상 일정하게 유지할 수 있게 된다. 리닉구조, 마이겔슨 구조, 및 미라우 구조에 있어서, 상기 대물렌즈(70)를 z축 방향으로 이동시키는 위해서 터렛(turret) 또는 리니어(linear) 모터를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명 다른 실시예에 따르면, 미라우 광학계에서 광차단기(23)는 도7에 도시된 바와 같이 구현될 수 있다. 본 발명 다른 실시예에 따르면 도7(d)에 도시된 바와 같이, 상기 기준미러(22)의 전단에 상기 광차단기(23)를 설치하여 기준미러(22)로 진행하는 빔을 선택적으로 차단하도록 구현할 수 있다. 예컨대, 미라우 광학계에서, 상기 광차단기(23)는 대물렌즈(70)에 선택적으로 착탈 가능하게 결합되는 구조로 설치될 수 있다. 도7(a)는 미라우 대물렌즈(70)의 개략적인 모습이고, 도7(b)는 시료(80) 측으로 빔이 진행하는 모습, 도7(c)는 빔스플리터에 의해 반사된 빔이 진행하는 모습이다. 도7(b) 및 도7(c)의 빔은 서로 간섭되어 간섭계를 형성한다. 물론 미라우 광학계에서 광차단기(23)는 마이겔슨 광학계에서도 유사하게 채용될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 다중 모드 형상 계측 방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 다중 모드 형상 계측 방법은, 광학계 준비단계와 모드선택단계를 포함한다.
상기 광학계 준비단계는, 광원(10)을 분할하여 시료(80) 측으로 진행하는 빔과 기준미러(22) 측으로 진행하는 빔의 간섭계를 선택적으로 형성하는 선택적간섭계(20)와, 상기 선택적간섭계(20)의 후단에 배치되어 시료(80)의 표면 정보를 포함하는 빔을 분광하는 분광기(30)를 포함하는 광학계를 구성하는 단계이다.
상기 선택적간섭계(20)는, 분산간섭계모드 또는 반사광모드를 구현하기 위한 것으로, 상술한 다중 모드 형상 계측 장치에서 설명한 구성을 채용할 수 있다. 또한, 상기 선택적간섭계(20)는, 마이켈슨 광학계, 미라우 광학계, 또는 리닉 구조 광학계 중 어느 하나에 의해 형성될 수 있다. 상기 선택적간섭계(20)의 상세 구성은 상술한 바, 그 구체적인 설명은 생략한다.
상기 모드선택단계는, 상기 분산간섭계모드 또는 반사광모드 중 어느 하나를 선택하는 단계이다. 상기 선택적간섭계(20)에 의해 간섭계를 형성하면 시료(80) 표면 정보를 획득하는 분산간섭계 모드가 선택될 수 있고, 한편 상기 선택적간섭계(20)에 의해 간섭계가 형성되지 않는 경우 시료(80)에 반사되는 빔의 정보를 이용하여 시료(80) 표면 정보를 획득하는 반사광모드가 선택될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 선택적간섭계(20)의 광차단기(23)가 기준미러(22) 측으로 진행하는 빔을 선택적으로 차단하여 분산간섭계모드 또는 반사광모드가 선택된다. 광차단기(23)는 모터 등을 이용하여 자동으로 제어되거나, 빔 경로 상에 수동으로 착탈 가능하게 배치될 수 있다.
본 발명 실시예에 따르면, 추가모드선택단계를 더 포함한다.
상기 추가모드선택단계는, 단색광에 의한 PSI 모드(Phase Shifting Interferometer Mode) 또는 백색광에 의한 WLI 모드(White Light Scanning Interferometer)를 추가적으로 선택할 수 있는 단계이다.
상기 추가모드선택단계는, 상기 선택적간섭계(20)와 분광기(30) 사이에 마련되어 상기 분광기(30)로 빔이 진행하기 전에 상기 간섭계에 의한 빔의 간섭정보를 획득한다. 구체적으로, 상기 간섭계를 통과한 빔을 선택적으로 필터링하여 추가적 계측 모드를 선택한다. 상기 선택적간섭계(20)에서 광차단기(23)가 오프되어 기준미러(22) 측으로 빔이 진행하면 시료(80)에서 반사된 빔과 기준미러(22) 측에서 반사된 빔이 서로 간섭되는 간섭계가 형성되며, 상기 선택적간섭계(20)에 의해 간섭된 빔이 분광기(30)로 들어가기 전에 제2 빔스플리터에 의해 분할되어 일부는 분광기(30)로 진행하고, 나머지 일부는 제2 카메라(50)로 진행한다. 상기 제2 카메라(50)는 시료(80)의 간섭광 정보를 수신하는데, 이때 소정의 면적 영역의 정보를 획득할 수 있다.
상기 제2 빔스플리터와 상기 제2 카메라(50) 사이에 대역필터(60)가 마련되고, 상기 대역필터(60)의 적용 여부에 따라서 두 가지 계측 모드가 선택될 수 있다. 상기 다중 모드 형상 계측 장치에서 설명한 바와 같이, 상기 대역필터(60)는 상기 제2 카메라(50)로 들어가는 빔을 선택적으로 필터링한다. 본 실시예에 따르면, 상기 대역필터(60)는 상기 제2 빔스플리터와 상기 제2 카메라(50) 사이에 배치된다. 상기 대역필터(60)는 상기 제2 카메라(50)로 빔이 진행하는 경로 상에 자동 또는 수동 방식으로 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 대역필터(60)는 모터 등의 동력을 이용하여 자동으로 위치가 조정되도록 하거나, 사용자에 의해 착탈 가능하게 결합되는 수동 방식으로 배치될 수 있다.
상기 대역필터(60)에 의해 빔이 필터링되면 단색광에 의한 PSI 모드가 구현되어 시료(80)의 표면을 소정의 영역으로 계측하게 된다. 또한, 상기 대역필터(60)가 빔의 경로 상에 배치되지 않아서 간섭계를 통과한 빔이 필터링되지 않으면, 백색광에 의한 WLI 모드가 구현되어 시료(80)의 표면을 소정의 영역으로 계측할 수 있게 된다.
이하, 상기와 같은 구성에 따른 다중모드 형상 계측 장치 및 방법의 작용 내지 효과를 구체적으로 설명한다.
본 발명은 백색광 간섭계의 광학 구조로서 리닉(Linnik) 구조를 채용하고 있다. 기준미러(22)와 제1 빔스플리터(21)의 사이에 광차단기(23)를 사용한다. 광차단기(23)를 사용하여 기준미러(22) 측으로 진행하는 빔을 차단하면 제1 빔스플리터(21)에서 분할된 빔은 대물렌즈(70)를 거쳐 시료(80)에 반사되어 다시 제1 빔스플리터를 거쳐 분광기(30)로 들어가는 광경로로 진행하며, 이때 제1 카메라(40)는 반사광모드(SR)로 시료(80)의 다층막 두께를 라인 영역(LA)으로 계측한다.
상기 광차단기(23)를 사용하지 않고 제1 빔스플리터(21)에서 분할된 빔이 기준미러(22) 측으로 진행하는 것을 허용하면 기준미러(22) 측에서 반사된 빔과 시료(80)에서 반사된 빔이 서로 간섭계를 형성하고 이를 분광하여 형상 및 두께를 계측하는 분산간섭계 모드가 구현된다.
또한, 본 발명에 따른 다중 모드 형상 계측 장치 및 방법은, 분광기(30) 아래에 제2 빔스플리터 및 제2 카메라(50)를 배치하여 시료(80)의 표면과 위치를 추가적으로 계측할 수 있다. 구체적으로, 제2 카메라(50)의 전단에 대역필터(60)를 배치하여 불투명막 표면 형상 및 두께를 면적 영역으로 관측할 수 있다. 대역필터(60)를 사용하여 빔을 단색광으로 필터링하면 PSI모드로서 시료(80)를 관측하고, 대역필터(60)를 사용하지 않으면 백색광에 의한 WLI모드로서 시료(80)를 관측할 수 있다.
이처럼 본 발명 실시예에 따른 다중 모드 형상 계측 장치 및 방법은, 관측 모드를 다중으로 제공되므로, 시료(80)의 성질에 따라 모드를 선택하여 적용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 관측 장비의 제작 비용을 절감하고, 시료(80)의 계측 시간을 단축하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명 실시예에 따르면, DWLI 모드에서 투명막 시료(80)를 라인 영역(LA)으로 계측할 수 있고, PSI 또는 WLI 모드에서 불투명막 시료(80)를 면적 영역으로 계측할 수 있으므로, 시료(80) 표면에 금속막 코팅을 별도로 수행하고 계측 후 파괴 내지 폐기하는 문제를 해소한다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 많은 변형이 제공될 수 있다.

Claims (10)

  1. 광원(10);
    상기 광원(10)을 분할하여 시료(80) 측으로 진행하는 빔과 기준미러(22) 측으로 진행하는 빔의 간섭계를 선택적으로 형성하는 선택적간섭계(20); 및
    상기 선택적간섭계(20)의 후단에 배치되어 시료(80)의 표면 정보를 포함하는 빔을 분광하는 분광기(30);를 포함하여서,
    상기 선택적간섭계(20)에 의해 간섭계가 형성되는 경우 분산간섭계 모드에 의해 시료(80)의 표면 정보를 획득하고,
    상기 선택적간섭계(20)에 의해 간섭계가 형성되지 않는 경우, 시료(80)에 의해 반사되는 빔의 정보를 획득하는 반사광모드에 의해 시료(80)의 표면 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 다중 모드 형상 계측 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선택적간섭계(20)는,
    상기 광원(10)을 분할하여 일부를 시료(80)로 진행시키는 제1 빔스플리터(21);
    상기 제1 빔스플리터(21)에 의해 분할된 또 다른 광의 일부가 반사되는 기준미러(22);
    상기 제1 빔스플리터(21)와 상기 기준미러(22)의 사이에 배치되어 상기 기준미러(22) 측으로 진행하는 빔을 선택적으로 차단하는 광차단기(23);를 포함하여,
    상기 광차단기(23)의 오픈 여부에 따라, 상기 시료(80)에 반사되어 되돌아가는 빔과 상기 기준미러(22)에서 반사되어 되돌아오는 빔의 간섭계가 선택적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다중 모드 형상 계측 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 시료(80)로부터 반사된 빔은 라인 형태의 라인슬릿(31)을 통과한 후 상기 분광기(30)로 진입하고, 상기 분광기(30)의 후단에 분광된 이미지를 획득하는 제1 카메라(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 모드 형상 계측 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분광기(30)의 후단에 분광된 이미지를 획득하는 제1 카메라(40);
    상기 간섭계와 상기 분광기(30) 사이에 마련되며, 상기 분광기(30)로 진행하기 전에 상기 간섭계에 의한 빔의 간섭정보를 획득하는 제2 카메라(50); 및
    상기 제2 카메라(50)의 전단에 마련되어, 상기 간섭계를 통과한 빔을 선택적으로 필터링하는 대역필터(60);를 포함하여서,
    상기 대역필터(60)에 의해 빔이 필터링되면 단색광에 의한 PSI(Phase Shifting Interferometer) 모드에 의해 시료(80)를 소정의 영역으로 계측하고,
    상기 대역필터(60)에 의해 빔이 필터링되지 않으면, 백색광에 의한 WLI(White-Llight Scanning Interferometer) 모드에 의해 시료(80)를 소정의 영역으로 계측가능한 것을 특징으로 하는 다중 모드 형상 계측 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 대역필터(60)는 상기 제2 카메라(50)로 진입하는 빔의 경로 상에 선택적으로 배치되도록 위치가 가변되는 것을 특징으로 하는 다중 모드 형상 계측 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 선택적 간섭계는, 마이켈슨 광학계, 미라우 광학계, 또는 리닉 구조 광학계 중 어느 하나에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 다중 모드 형상 계측 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 카메라(40) 및 상기 제2 카메라(50)에 의해 획득된 이미지 정보를 신호처리하여 시료(80)의 물리적 정보를 추출하는 신호처리부(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 모드 형상 계측 장치
  8. 광원(10)을 분할하여 시료(80) 측으로 진행하는 빔과 기준미러(22) 측으로 진행하는 빔의 간섭계를 선택적으로 형성하는 선택적간섭계(20)와, 상기 선택적간섭계(20)의 후단에 배치되어 시료(80)의 표면 정보를 포함하는 빔을 분광하는 분광기(30)를 포함하는 광학계 준비단계; 및
    상기 선택적간섭계(20)에 의해 간섭계를 형성하여 시료(80) 표면 정보를 획득하는 분산간섭계 모드, 또는 상기 선택적간섭계(20)에 의해 간섭계가 형성되지 않는 경우 시료(80)에 반사되는 빔의 정보를 이용하여 시료(80) 표면 정보를 획득하는 반사광모드 중 어느 하나를 선택하는 모드선택단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 모드 형상 계측 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 간섭계와 상기 분광기(30) 사이에 마련되며, 상기 분광기(30)로 진행하기 전에 상기 간섭계에 의한 빔의 간섭정보를 획득하되, 상기 간섭계를 통과한 빔을 선택적으로 필터링하여 추가적 계측 모드를 선택하는 추가모드선택단계를 더 포함하여서,
    상기 간섭계를 통과한 빔이 필터링되면 단색광에 의한 PSI(Phase Shifting Interferometer) 모드에 의해 시료(80)를 소정의 영역으로 계측하고,
    상기 간섭계를 통과한 빔이 필터링되지 않으면, 백색광에 의한 WLI(White-Light Scanning Interferometer) 모드에 의해 시료(80)를 소정의 영역으로 계측하는 것을 특징으로 하는 다중 모드 형상 계측 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 선택적간섭계(20)는, 마이켈슨 광학계, 미라우 광학계, 또는 리닉 구조 광학계 중 어느 하나에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 다중 모드 형상 계측 방법.
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