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KR100818995B1 - 편광 측정 장치, 타원 분광기 및 빛의 편광 상태 측정 방법 - Google Patents

편광 측정 장치, 타원 분광기 및 빛의 편광 상태 측정 방법 Download PDF

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KR100818995B1
KR100818995B1 KR1020060026699A KR20060026699A KR100818995B1 KR 100818995 B1 KR100818995 B1 KR 100818995B1 KR 1020060026699 A KR1020060026699 A KR 1020060026699A KR 20060026699 A KR20060026699 A KR 20060026699A KR 100818995 B1 KR100818995 B1 KR 100818995B1
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KR
South Korea
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light
circular
polarization
diffraction grating
polarization state
Prior art date
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KR1020060026699A
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김동완
이동근
방경윤
Original Assignee
삼성전자주식회사
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Publication date
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Abstract

편광 측정 장치가 제공된다. 편광 측정 장치는 빛의 편광 상태를 알 수 있도록 입사되는 빛을 회절시키는 회절 격자 및 회절 격자에서 회절된 빛을 수광하여 빛의 편광 상태를 검출하는 검출기를 포함한다.
타원 분광기, 원형 회절 격자

Description

편광 측정 장치, 타원 분광기 및 빛의 편광 상태 측정 방법{Apparatus for polarization measurement, ellipsometer and method for measuring polarization}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 측정 장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 측정 장치의 원형 회절 격자의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 측정 장치의 원형 회절 격자의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 측정 장치의 원형 회절 격자의 단면도와 일부 확대도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 타원 분광기의 개념도이다.
도 6은 회절 격자에서 격자의 홈의 깊이의 차이에 따른 TE파 및 TM파의 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 측정 장치에서 편광되지 않은 빛을 원형 회절 격자에 조사하였을 경우에 검출기에 표시된 영상을 나타낸 도면이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 측정 장치에서 선편광된 빛을 원형 회절 격자에 조사하였을 경우에 검출기에 표시된 영상을 나타낸 도면이다.
도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 측정 장치에서 타원 편광된 빛을 원형 회절 격자에 조사하였을 경우에 검출기에 표시된 영상을 나타낸 도면이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
100: 편광 측정 장치 105: 타원 분광기
110: 광원 120: 편광기
130: 시편 140: 원형 회절 격자
142: 회절판 144: 원형 격자
146: 지지판 150: 검출기
L: 원형 회절 격자의 주기 H: 원형 회절 격자의 홈의 깊이
본 발명은 편광 측정 장치, 타원 분광기 및 빛의 편광 상태 측정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 편광을 보다 빠르고 효과적으로 측정할 수 있는 편광 측정 장치, 타원 분광기 및 빛의 편광 상태 측정 방법에 관한 것이다.
타원 편광 분석 기술(ellipsometry)은 빛이 시편에 반사되면서 변하게 되는 빛의 편광 상태를 분석하여 시편의 정보를 분석하는 기술이다. 특정 편광 상태를 가지고 있는 빛이 시편에 입사되어 반사되면, 편광 상태가 변하게 된다. 여기서, 반사된 빛의 편광 상태를 분석하여 시편의 정보를 분석할 수 있다. 즉, 빛의 편광 상태 변화를 측정하여 시편의 표면 및 박막 구조와 물성, 물질의 광물성 등을 연구하는데 사용할 수 있다. 또한, 반도체 제조 공정, 박막 제조 공정 등에서 박막의 두께, 밀도, 굴절율, 물질의 조성비 등을 측정하거나 분석하는데 사용할 수 있다.
이러한 빛의 편광 상태를 측정하는 기기를 타원 분광기(ellipsometer)라 한다. 타원 분광기는 측정방식에 따라 (반사형, 투과형), (passive형, active형) 그리고 (null형, photometric형, interferometric형) 등으로 분류할 수 있다. 또는 측정 파장의 영역에 따라 단파장(single wavelength), 분광(spectroscopic), 적외선, 마이크로웨이브, deep UV, vacuum UV, extreme UV 등으로 분류할 수 있다.
타원 분광기는 입사되는 빛을 선편광시키는 편광기, 반사되는 빛의 편광 상태를 측정하는 분석기, 빛의 위상을 변화시키는 보상기 등을 포함한다. 일반적으로 타원 분광기에서 시편에서 반사되는 빛의 편광 상태를 알기 위해서는 편광기, 분석기 또는 보상기를 회전시키면서 회전에 따른 빛의 세기의 변화를 측정하여 빛의 편광 상태를 측정하게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 편광을 보다 빠르고 효과적으로 측정할 수 있는 편광 측정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 편광을 보다 빠르고 효과적으로 측정할 수 있는 타원 분광기를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 편광을 보다 빠르고 효과적으로 측정할 수 있는 빛의 편광 상태 측정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 측정 장치는 빛의 편광 상태를 알 수 있도록 입사되는 빛을 회절시키는 회절 격자 및 상기 회절 격자에서 회절된 빛을 수광하여 빛의 편광 상태를 검출하는 검출기를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 타원 분광기는 빛을 발생시키는 광원과, 상기 광원에서 발생한 빛을 편광시켜 시편에 제공하는 편광기와, 상기 시편에서 반사된 빛의 편광 상태를 알 수 있도록 빛을 회절시키는 원형 회절 격자 및 상기 원형 회절 격자에서 회절된 빛을 수광하여 빛의 편광 상태를 검출하는 검출기를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 빛의 편광 상태 측정 방법은 회절 격자에 빛을 통과시켜 빛의 편광 상태를 알 수 있도록 빛을 회절시키고, 상기 회절 격자에서 회절된 빛을 검출기에서 수광하여 빛의 편광 상태를 검출하는 것을 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 빛의 편광 상태 측정 방법은 빛을 발생시키고, 상기 빛을 편광시키고, 상기 편광된 빛을 시편에 입사시키고, 상기 시편에서 반사된 빛을 원형 회절 격자에 통과시켜 빛의 편광 상태를 알 수 있도록 회절시키고, 상기 회절된 빛을 수광하여 빛의 편광 상태를 검출기에서 검출하는 것을 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 측정 장치에 대하여 자세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 측정 장치의 개념도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 측정 장치의 원형 회절 격자의 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 측정 장치의 원형 회절 격자의 평면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 측정 장치의 원형 회절 격자의 단면도와 일부 확대도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 측정 장치(100)는 원형 회절 격자(140) 및 검출기(150)를 포함한다.
원형 회절 격자(140)는 회절판(142) 및 지지판(146)을 포함한다. 회절판(142)은 중심에 원형 격자(144)가 형성되어 있는 평판이다. 회절판(142)은 원형으 로 형성될 수 있으며 예를 들어, Si3N4, SiO2 등으로 형성될 수 있다. 또한, 회절판(142)의 두께는 예를 들어, 약 0.5~10μm 정도일 수 있다.
회절판(142)의 중심 영역에는 원형 격자(144)가 형성되어 있다. 한편, 회절판(142)의 중심에 형성된 원형 격자(144)는 조사광의 파장에 근접한 주기(L)를 갖도록 형성될 수 있다. 여기서, 원형 격자(144)의 주기(L)는 격자 무늬가 형성된 일정 간격의 폭을 의미한다. 예를 들어, He-Ne 레이저광인 633nm의 파장을 사용할 경우에, 약 600~700nm의 주기(L)를 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 회절판(142)의 원형 격자(144)는 회절판(142)에 원형 모양으로 일정 깊이(H)의 홈을 파서 형성한다. 예를 들어, 회절판(142)의 중심 영역에 전자빔(e-beam)으로 일정 깊이(H)의 홈을 일정 간격으로 형성하여 원형 격자(144)를 형성할 수 있다. 여기서, 회절판(142)의 원형 격자(144)의 주기(L)와 홈의 깊이(H)를 적절히 조절하면 입사되는 빛의 편광 방향에 따른 투과율을 조절할 수 있다.
지지판(146)은 회절판(142) 하부에 형성되며, 얇은 회절판(142)을 지지해 준다. 지지판(146)의 중심 영역은 뚫려 있는데, 회절판(142)의 원형 격자(144)가 형성되어 있는 영역의 아래 영역이 뚫려 있게 된다. 즉, 지지판(146)은 소정 두께를 가지고 회절판(142)을 지지해 주며, 회절판(142)의 원형 격자(144)가 형성된 영역은 뚫려 있기 때문에, 빛이 통과할 수 있다. 지지판(146)은 소정 두께를 가진 평판일 수 있으며 예를 들어, Si 기판 등을 사용할 수 있다.
원형 회절 격자(140)는 원형으로 배열된 격자를 포함하므로, 입사된 빛이 모 든 방향으로 회절된다. 우선, 원형 회절 격자(140)는 일정한 주기(L) 및 홈의 깊이(H)를 가지는 격자로 형성되어 있다. 빛이 격자를 통과하면 회절 또는 간섭함으로써 회절되게 된다. 이 때, 회절 격자의 주기(L) 및 홈의 깊이(H)를 조절하면 입사되는 빛의 편광 방향에 따른 투과율을 조절할 수 있다. 즉, 일정 방향의 빛의 투과율을 다른 방향에 비해 현저히 크도록 할 수 있다. 이러한 경우, 회절 격자가 기존의 편광기와 같은 기능을 갖도록 할 수 있다.
또한, 원형 회절 격자(140)는 격자가 원형으로 형성되어 있다. 따라서, 중심에서 발산하는 방향으로 형성된 격자가 모든 방향으로 빙 둘러서 형성된 것과 같다. 즉, 원형 회절 격자(140)의 주기(L) 및 홈의 깊이(H)를 조절하여 일정 방향 편광의 투과율을 높게 만들면, 빛을 통과시켰을 경우에, 빛이 모든 방향으로 회절되어 원형 회절 격자(140)을 회전시키지 않더라도, 모든 방향의 편광 상태를 한번에 알 수 있다.
검출기(150)는 원형 회절 격자(140)를 지나 회절된 빛의 세기 분포를 검출하게 된다. 검출기(150)로는 다양한 광반응 소자가 사용될 수 있다. 예를 들어, 전하 결합 소자(charge coupled device; CCD), 모스 컨트롤 사이리스터(MOS Controlled Thyristor; MCT) 등이 사용될 수 있다. 검출기(150)는 원형 회절 격자(140)에서 모든 방향으로 회절된 빛을 수광하여 이차원적으로 검출한다. 검출기(150)에 검출된 이차원 화면에서는 원형 회절 격자(140)에 입사된 빛의 편광 정도를 측정할 수 있는 데이터가 직접 추출 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 편광 측정 장치(100)를 사용하여 빛의 편광을 측정하면, 측정 속도가 빨라지며, 생산성이 늘어나고, 보다 효율적으로 빛의 편광 상태를 측정할 수 있다.
기존에는 빛의 편광을 측정하기 위해서는 편광판을 회전시키며 어느 방향으로 빛이 편광되었는지 살펴보아, 빛의 편광 상태를 측정해야 했다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 측정 장치(100)를 사용하면, 원형 회절 격자(140)를 별도로 동작시키지 않더라도 빛을 모든 방향으로 회절시킴으로써, 모든 방향의 빛의 편광 상태를 측정할 수 있다. 따라서, 시간이 절약되고, 회전시키는데 필요한 설비들이 필요하지 않아 비용이 감소될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 측정 장치(100)에 따르면 검출기(150)에 모든 방향으로 회절된 빛이 이차원적으로 검출된다. 따라서, 빛의 편광 상태를 한눈에 알아볼 수 있어 보다 빠르고 효율적으로 빛의 편광 상태를 관찰할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 타원 분광기에 대하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 타원 분광기의 개념도이다.
타원 분광기(105)는 광원(110), 편광기(120), 원형 회절 격자(140) 및 검출기(150)를 포함한다.
광원(110)에서는 빛을 발생시키며, 광원(110)으로는 레이저 또는 여러 종류의 램프가 사용될 수 있다. 한편, 타원 분광기(105)에서 넓은 스펙트럼이 요구될 때는 여러 종류의 램프가 사용될 수 있는데, 예를 들어, 듀테륨(deuterium; D2), 크세논(Xenon; Xe), 석영 텅스텐 할로겐(Quartz Tungsten Halogen; QTH) 등을 사용할 수 있다.
편광기(120)는 광원(110)으로부터 발생된 빛 중 특정한 편광을 가지는 성분만 통과시키고, 나머지 성분은 차단하는 역할을 한다. 편광기(120)는 예를 들어, 요오드 및 착색형 염료가 적용된 폴리비닐 알코올(Poly Vinyl Alcohol; 이하 PVA라 한다) 필름을 특정 방향으로 연신하여 형성한 편광 필름을 포함할 수 있다.
원형 회절 격자(140)는 회절판(142) 및 지지판(146)을 포함한다. 원형 회절 격자(140)는 주기(L) 및 홈의 깊이(H)를 조절하여 입사되는 빛의 편광 방향에 따른 투과율을 조절할 수 있다. 또한, 원형 회절 격자(140)는 원형으로 배열된 격자를 포함하므로, 입사된 빛이 모든 방향으로 회절된다. 따라서, 편광기(120)에서 편광된 빛이 시편(130)에서 반사되면서 편광 상태가 변하게 되고, 편광된 빛이 원형 회절 격자(140)을 통과하면 빛이 모든 방향으로 회절되어 원형 회절 격자(140)을 회전시키지 않더라도, 모든 방향의 편광 상태를 한번에 알 수 있다.
검출기(150)는 원형 회절 격자(140)를 지나 회절된 빛의 세기 분포를 검출하게 된다. 즉, 검출기(150)에 의해서 측정된 빛의 이차원 세기 분포로부터 빛의 편광 상태 데이터를 직접 추출할 수 있다. 검출기(150)로는 다양한 광반응 소자가 사용될 수 있다. 예를 들어, 전하 결합 소자(charge coupled device; CCD), 모스 컨트롤 사이리스터(MOS Controlled Thyristor; MCT) 등이 사용될 수 있다. 검출기 (150)는 원형 회절 격자(140)에서 모든 방향으로 회절된 빛을 수광하여 이차원적으로 검출한다. 검출기(150)에 검출된 이차원 화면에서는 원형 회절 격자(140)에 입사된 빛의 편광 정도를 측정할 수 있는 데이터가 직접 추출 가능하다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 타원 분광기의 편광 상태 측정 방법에 대하여 설명한다. 도 5에서 실선으로 나타낸 것은 빛의 이동 경로이며, 점선으로 나타낸 것은 빛의 편광 방향을 나타낸다.
우선, 광원(110)에서 빛이 발생한다. 광원(110)에서 발생한 빛은 편광되지 않은 빛이다. 광원(110)에서 발생한 빛은 편광기(120)를 거치면 특정한 편광 상태의 빛으로 바뀌게 된다. 이러한 빛은 시편(130)에 입사되고 반사된다. 이 때, 특정한 편광 상태의 빛이 시편(130)에 입사되고 반사되면서 빛의 편광 상태가 변화하게 된다. 즉, 특정 편광 상태를 가지고 있는 빛이 시편(130)에 입사되어 반사되면, 시편(130)의 얇은 박막층과 조사광의 상호 작용에 의해서 빛의 편광 상태가 변하게 된다. 따라서, 반사된 빛의 편광 상태를 분석하여 입사된 빛의 편광 상태와 비교하면 시편(130)의 정보를 분석할 수 있다.
이러한 빛의 편광 상태를 분석하기 위해서, 시편(130)에서 반사된 빛을 원형 회절 격자(140)에 통과시켜 회절시킨다. 원형 회절 격자(140)에서는 시편(130)에서 반사된 빛을 회절하여 빛의 편광 상태를 알 수 있도록 하는데 원형으로 격자가 형성되어 있으므로, 모든 방향으로 빛을 회절시킨다. 그러면, 모든 방향으로 회절된 빛을 검출기(150)에서 수광하여 그 편광 상태를 이차원적으로 검출한다. 검출기(150)에 검출된 이차원 화면을 확인하면, 시편(130)에서 반사된 빛의 편광 정도를 측정할 수 있는 데이터가 직접 추출 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 타원 분광기(105)를 사용하여 빛의 편광을 측정하면, 측정 속도가 빨라지며, 생산성이 늘어나고, 보다 효율적으로 빛의 편광 상태를 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 타원 분광기(105)를 사용하면, 원형 회절 격자(140)을 회전시킬 필요가 없이 빛을 통과시키기만 하면 한번에 빛의 편광 상태가 측정되어 검출기(150)에 빛의 모든 방향의 편광 상태가 이차원적으로 표시된다. 따라서, 시간이 절약되고, 회전시키는데 필요한 설비들이 필요하지 않아 비용이 감소될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 타원 분광기(105)는 빛의 편광 상태 변화를 측정하여 시편(130)의 표면 및 박막 구조와 물성, 물질의 광물성 등을 연구하는데 사용할 수 있다. 또한, 반도체 제조 공정, 박막 제조 공정 등에서 박막의 두께, 밀도, 굴절율, 물질의 조성비 등을 측정하거나 분석하는데 사용할 수 있다. 예를 들어, 포토 공정(photo process)에서 사용되는 포토마스크(photo mask) 상에 형성되는 오염막 또는 산화막의 두께를 측정하거나, 식각 공정(etching process), 증착 공정(deposition process)에서 박막의 두께를 측정하는데 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 타원 분광기(105)는 편광 상태의 변화를 검출기(150)에 검출된 화면에서 한눈에 확인할 수 있으므로, 반도체 소자 제조 공정 진행 중에 박막의 두께 변화를 공정 진행과 함께 측정할 수도 있다. 즉, 인 시츄(in-situ) 편광 분광기로 사용할 수도 있다.
도 6은 회절 격자에서 깊이의 차이에 따른 TE파(transverse electric wave)파 및 TM파(transverse magnetic wave)의 투과율을 나타낸 그래프이다. 여기서, 입사광의 파장은 633nm 이며, 회절 격자의 주기는 600nm이다. A는 TE파의 투과율을 나타낸 것이고, B는 TM파의 투과율을 나타낸 것이다.
도 6을 참조하면, 회절 격자의 깊이에 따라 TE파 및 TM파의 투과율이 변하는 것을 확인할 수 있다. 회절 격자의 깊이가 약 0.22μm일 때, TM파의 투과율은 크고, TE파의 투과율은 거의 없다. 즉, 회절 격자의 깊이를 약 0.22μm로 조정하는 경우, TM파만을 투과하는 회절 격자를 형성할 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 측정 장치에서 조사광의 편광 상태가 검출기에 표시된 것을 나타낸 도면이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 측정 장치에서 편광되지 않은 빛을 원형 회절 격자에 조사하였을 경우에 검출기에 표시된 영상을 나타낸 도면이다. 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 측정 장치에서 선편광된 빛을 원형 회절 격자에 조사하였을 경우에 검출기에 표시된 영상을 나타낸 도면이다. 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 측정 장치에서 타원 편광된 빛을 원형 회절 격자에 조사하였을 경우에 검출기에 표시된 영상을 나타낸 도면이다.
도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 주기 및 높이가 적절하게 제어된 원형 회절 격자를 빛이 통과한 경우, 빛의 편광 상태가 한눈에 확인되는 것을 확인할 수 있다.
도 7a에서는 편광되지 않은 빛이 원형 회절 격자에 입사되었으므로, 모든 방 향으로 고르게 빛이 회절되어 있음을 확인할 수 있다. 도 7b에서는 특정한 편광 상태의 빛을 원형 회절 격자에 입사하였으므로, 한 방향으로만 빛이 회절되어 분포한다.
또한, 도 7c에서는 타원 편광된 빛을 입사하였으므로, p 방향으로만 빛이 분포하지 않고, q 방향으로도 빛이 분포하고 있다. 또한, 빛이 주로 분포하는 p 방향이 θ만큼 기울어져 있는 것을 확인할 수 있다. 여기서, P 방향 및 q 방향의 빛이 분포하는 크기의 비와 θ 등을 통하여 입사광의 편광 상태를 분석할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상기한 바와 같은 반도체 소자 제조 설비에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 편광 측정 속도가 빨라지고, 비용이 감소될 수 있다.
둘째, 모든 방향의 편광 상태를 한눈에 확인할 수 있음으로써, 보다 빠르고 편리하게 편광을 측정할 수 있다.
셋째, 편광 상태의 변화를 검출기에서 바로 확인할 수 있으므로, 인 시츄(in-situ) 편광 분광기로 사용할 수 있다.

Claims (26)

  1. 빛의 편광 상태를 알 수 있도록 입사되는 빛을 회절시키며, 원형 모양의 격자들로 형성된 원형 회절 격자; 및
    상기 원형 회절 격자에서 회절된 빛을 수광하여 빛의 편광 상태를 검출하는 검출기를 포함하는 편광 측정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 원형 회절 격자를 구성하는 원형 모양의 격자들은 원형 모양의 일정한 홈을 파서 형성된 원형 격자이고, 상기 격자의 간격과 홈의 깊이를 조절하여 빛의 편광 방향에 따른 투과율을 조절하는 편광 측정 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 원형 회절 격자는 상기 입사된 빛을 모든 방향으로 회절시키는 편광 측정 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 검출기는 상기 모든 방향으로 회절된 빛을 수광하여, 이차원적으로 검 출하는 편광 측정 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 검출기의 검출된 이차원 화면에서는 상기 입사된 빛의 편광 정도를 측정할 수 있는 데이터가 직접 추출 가능한 편광 측정 장치.
  7. 빛을 발생시키는 광원;
    상기 광원에서 발생한 빛을 편광시켜 시편에 제공하는 편광기;
    상기 시편에서 반사된 빛의 편광 상태를 알 수 있도록 빛을 회절시키며, 원형 모양의 격자들로 형성된 원형 회절 격자; 및
    상기 원형 회절 격자에서 회절된 빛을 수광하여 빛의 편광 상태를 검출하는 검출기를 포함하는 타원 분광기.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 원형 회절 격자를 구성하는 원형 모양의 격자들은 원형 모양의 일정한 홈을 파서 형성된 원형 격자이고, 상기 원형 격자의 간격과 홈의 깊이를 조절하여 빛의 편광 방향에 따른 투과율을 조절하는 타원 분광기.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 원형 회절 격자는 상기 반사된 빛을 모든 방향으로 회절시키는 타원 분 광기.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 검출기는 상기 모든 방향으로 회절된 빛을 수광하여, 이차원적으로 검출하는 타원 분광기.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 검출기의 검출된 이차원 화면에서는 상기 반사된 빛의 편광 정도를 측정할 수 있는 데이터가 직접 추출 가능한 타원 분광기.
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 검출기는 CCD(charge coupled device), MCT(MOS Controlled Thyristor)인 타원 분광기.
  13. 제 7항에 있어서,
    상기 편광기는 빛을 특정한 편광 상태의 빛으로 바꾸는 타원 분광기.
  14. 원형 모양의 격자들로 형성된 원형 회절 격자에 빛을 통과시켜 빛의 편광 상태를 알 수 있도록 빛을 회절시키고,
    상기 원형 회절 격자에서 회절된 빛을 검출기에서 수광하여 빛의 편광 상태를 검출하는 것을 포함하는 빛의 편광 상태 측정 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 원형 회절 격자를 구성하는 원형 모양의 격자들은 원형 모양의 일정한 홈을 파서 형성된 원형 격자이고, 상기 격자의 간격과 홈의 깊이를 조절하여 빛의 편광 방향에 따른 투과율을 조절하는 빛의 편광 상태 측정 방법.
  16. 삭제
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 원형 회절 격자는 상기 입사된 빛을 모든 방향으로 회절시키는 빛의 편광 상태 측정 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 검출기는 상기 모든 방향으로 회절된 빛을 수광하여, 이차원적으로 검출하는 빛의 편광 상태 측정 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 검출기의 검출된 이차원 화면에서는 상기 입사된 빛의 편광 정도를 측 정할 수 있는 데이터가 직접 추출 가능한 빛의 편광 상태 측정 방법.
  20. 빛을 발생시키고,
    상기 빛을 편광시키고,
    상기 편광된 빛을 시편에 입사시키고,
    상기 시편에서 반사된 빛을 원형 모양의 격자들로 형성된 원형 회절 격자에 통과시켜 빛의 편광 상태를 알 수 있도록 회절시키고,
    상기 회절된 빛을 수광하여 빛의 편광 상태를 검출기에서 검출하는 것을 포함하는 빛의 편광 상태 측정 방법.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 원형 회절 격자를 구성하는 원형 모양의 격자들은 원형 모양의 일정한 홈을 파서 형성된 원형 격자이고, 상기 원형 격자의 간격과 홈의 깊이를 조절하여 빛의 편광 방향에 따른 투과율을 조절하는 빛의 편광 상태 측정 방법.
  22. 제 20항에 있어서,
    상기 원형 회절 격자는 상기 반사된 빛을 모든 방향으로 회절시키는 빛의 편광 상태 측정 방법.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 검출기는 상기 모든 방향으로 회절된 빛을 수광하여, 이차원적으로 검출하는 빛의 편광 상태 측정 방법.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 검출기의 검출된 2차원 화면에서는 상기 반사된 빛의 편광 정도를 측정할 수 있는 데이터가 직접 추출 가능한 빛의 편광 상태 측정 방법.
  25. 제 20항에 있어서,
    상기 검출기는 CCD, MCT인 빛의 편광 상태 측정 방법.
  26. 제 20항에 있어서,
    상기 편광기는 빛을 특정한 편광 상태의 빛으로 바꾸는 빛의 편광 상태 측정 방법.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103134591B (zh) * 2011-12-02 2016-05-04 北京智朗芯光科技有限公司 近垂直入射宽带偏振光谱仪和光学测量系统
EP2703773B1 (de) * 2012-08-28 2014-12-24 Texmag GmbH Vertriebsgesellschaft Sensor zum Erfassen einer laufenden Warenbahn
EP2703772B1 (de) * 2012-08-28 2015-05-20 Texmag GmbH Vertriebsgesellschaft Sensor zum Erfassen einer laufenden Warenbahn
KR102550690B1 (ko) 2018-05-28 2023-07-04 삼성디스플레이 주식회사 타원해석기

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08147754A (ja) * 1994-11-24 1996-06-07 Hitachi Ltd 光ヘッド装置
KR20010053381A (ko) * 1998-07-08 2001-06-25 웰란 마이크 분광 엘립소미터
JP2003194627A (ja) 2001-12-28 2003-07-09 Nikon Corp 分光器
JP2005030933A (ja) * 2003-07-07 2005-02-03 Yokogawa Electric Corp 分光装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5373359A (en) * 1992-09-18 1994-12-13 J. A. Woollam Co. Ellipsometer
US5410917A (en) * 1993-07-01 1995-05-02 Digital Equipment Corporation Optical force sensor for high density planar electrical interconnects
US5608521A (en) * 1995-09-18 1997-03-04 Trw Inc. Polarization compensated imaging spectrometer
US6693711B1 (en) * 2000-05-15 2004-02-17 Regents Of The University Of Minnesota Ellipsometer using radial symmetry
JP2001336952A (ja) * 2000-05-26 2001-12-07 Canon Inc 測定装置
ATE324610T1 (de) * 2001-12-05 2006-05-15 Univ Bruxelles Vorrichtung und prozess zur probencharakterisierung
WO2004008089A1 (en) * 2002-07-12 2004-01-22 River Diagnostics B.V. Optical spectrometer
AU2003304304A1 (en) * 2003-07-05 2005-01-21 Carl Zeiss Smt Ag Device for the polarization-specific examination of an optical system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08147754A (ja) * 1994-11-24 1996-06-07 Hitachi Ltd 光ヘッド装置
KR20010053381A (ko) * 1998-07-08 2001-06-25 웰란 마이크 분광 엘립소미터
JP2003194627A (ja) 2001-12-28 2003-07-09 Nikon Corp 分光器
JP2005030933A (ja) * 2003-07-07 2005-02-03 Yokogawa Electric Corp 分光装置

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