KR102783520B1 - Optical analysis apparatus for performing autofocusing - Google Patents
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Abstract
광학 분석 장치는 시료에 대해 분광 타원 측정을 위한 제1 입사광 및 오토포커싱을 위한 제2 입사광을 방사하는 광원부와, 상기 제1 입사광에 의해 시료의 표면에서 반사되는 제1 반사광으로부터 스펙트럼 이미지를 검출하고, 상기 제2 입사광에 의해 시료의 표면에서 반사되는 제2 반사광으로부터 전기적 신호를 검출하여 검출된 전기적 신호에 따라 오토포커싱을 수행하는 측정부를 포함한다. The optical analysis device includes a light source unit that emits first incident light for measuring a spectral ellipse for a sample and second incident light for autofocusing, and a measuring unit that detects a spectrum image from first reflected light reflected from a surface of the sample by the first incident light, detects an electrical signal from second reflected light reflected from the surface of the sample by the second incident light, and performs autofocusing according to the detected electrical signal.
Description
본 발명은 오토포커싱에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오토포커싱을 수행하기 위한 광학 분석 장치에 관한 것이다. The present invention relates to autofocusing, and more particularly, to an optical analysis device for performing autofocusing.
타원계측법(Ellipsometry)은 다양한 방식으로 빛의 편광 특성 변화를 확인하여 빛의 파장에 따른 물질의 복소 굴절률(complex refractive index)을 측정하는 방법을 말한다. Ellipsometry is a method of measuring the complex refractive index of a material according to the wavelength of light by observing changes in the polarization characteristics of light in various ways.
타원계측법은 빛이 반사, 또는 투과한 후 편광상태 변화를 측정한다. 이때, 편광상태 변화는 측정한 시료의 특성, 예컨대, 두께, 복소 굴절률 또는 유전함수에 따라 결정된다. Ellipsometric measurement measures the change in polarization state after light is reflected or transmitted. The change in polarization state is determined by the characteristics of the measured sample, such as thickness, complex refractive index, or dielectric function.
다른 광학적 측정 방법은 빛의 파장 이내 범위에서 회절한계에 부딪히지만, 타원계측법은 위상 정보를 이용해 수 옹스트롬까지의 해상도를 얻을 수 있다. 시료는 단층박막이나 몇 개의 층으로 이루어진 다층박막이며, 각각의 층이 같은 종류(예를 들면 Si와 SiOx 등)의 등방적이고 비흡수성인 물질로 가정된다. 이러한 가정과 어긋날 경우 별도의 변수를 도입해 측정결과를 분석해야 한다. While other optical measurement methods are diffraction limited within the wavelength of light, ellipsometry can achieve resolutions of up to a few angstroms by using phase information. The sample is a single-layer thin film or a multilayer thin film consisting of several layers, and each layer is assumed to be an isotropic and non-absorbing material of the same type (e.g., Si and SiOx). If this assumption is not met, separate variables must be introduced to analyze the measurement results.
본 발명의 목적은 별도의 광원을 이용하여 오토포커싱을 수행하기 위한 광학 분석 장치를 제공함에 있다. An object of the present invention is to provide an optical analysis device for performing autofocusing using a separate light source.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광학 분석 장치는 시료에 대해 분광 타원 측정을 위한 제1 입사광 및 오토포커싱을 위한 제2 입사광을 방사하는 광원부와, 상기 제1 입사광에 의해 시료의 표면에서 반사되는 제1 반사광으로부터 스펙트럼 이미지를 검출하고, 상기 제2 입사광에 의해 시료의 표면에서 반사되는 제2 반사광으로부터 전기적 신호를 검출하여 검출된 전기적 신호에 따라 오토포커싱을 수행하는 측정부를 포함한다. In order to achieve the above-described purpose, an optical analysis device according to a preferred embodiment of the present invention includes a light source unit which radiates first incident light for measuring a spectral ellipse for a sample and second incident light for autofocusing, and a measuring unit which detects a spectrum image from first reflected light reflected from a surface of the sample by the first incident light, detects an electrical signal from second reflected light reflected from the surface of the sample by the second incident light, and performs autofocusing according to the detected electrical signal.
상기 광원부는 상기 제1 입사광을 방사하는 측정용광원과, 상기 제2 입사광을 방사하는 오토포커싱용광원과, 상기 제1 입사광을 시료에 집광하고, 상기 제2 입사광이 시료에 대해 상기 제1 입사광과 동일한 초점을 가지면서 상기 제1 입사광과 다른 입사각을 가지도록 상기 제2 입사광을 시료에 집광하는 광원용대물광학부를 포함한다. The light source section includes a measuring light source that radiates the first incident light, an autofocusing light source that radiates the second incident light, and a light source objective optical section that focuses the first incident light onto a sample and focuses the second incident light onto the sample so that the second incident light has the same focus on the sample as the first incident light but a different incident angle from the first incident light.
상기 광원용대물광학부는 상기 시료에 대해 상기 제1 입사광 및 상기 제2 입사광이 서로 다른 입사각을 가지고 상기 제1 입사광 및 상기 제2 입사광이 동일한 초점에 입사되도록 유도하는 복수의 미러 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다. The above light source objective optical section is characterized by including a plurality of mirror lenses that induce the first incident light and the second incident light to have different incident angles with respect to the sample and to be incident at the same focus.
상기 광원용대물광학부는 상기 제1 입사광 및 상기 제2 입사광이 입사되면, 상기 제1 입사광 및 상기 제2 입사광을 서로 다른 광로로 반사하는 제1 광원용 미러 렌즈와, 상기 제1 광원용 미러 렌즈에 의해 반사된 상기 제1 입사광을 반사시켜 시료에 집광하는 제2 광원용 미러 렌즈와, 상기 제1 광원용 미러 렌즈에 의해 반사된 상기 제2 입사광을 상기 시료에 대해 상기 제1 입사광과 동일한 초점을 가지면서 상기 제1 입사광과 다른 입사각을 가지도록 반사시켜 시료에 집광하는 제3 광원용 미러 렌즈를 포함한다. The above light source objective optical section includes a first light source mirror lens which reflects the first incident light and the second incident light into different optical paths when the first incident light and the second incident light are incident, a second light source mirror lens which reflects the first incident light reflected by the first light source mirror lens and focuses it on a sample, and a third light source mirror lens which reflects the second incident light reflected by the first light source mirror lens so as to have the same focus on the sample as the first incident light but a different incident angle from the first incident light and focuses it on the sample.
상기 광원부는 상기 측정용광원과, 상기 광원용대물광학부의 사이에 개재되는, 상기 제1 입사광의 크기와 광량을 제어하는 핀홀과, 상기 제1 입사광을 평행하게 정렬하는 콜리메이션렌즈와, 상기 제1 입사광의 편광상태를 단일의 편광상태로 정렬하는 편광자를 더 포함한다. The light source unit further includes a pinhole interposed between the measuring light source and the light source objective optical unit for controlling the size and amount of the first incident light, a collimation lens for aligning the first incident light parallel, and a polarizer for aligning the polarization state of the first incident light to a single polarization state.
상기 측정부는 상기 제1 반사광을 검출기로 유도하고, 상기 제2 반사광을 오토포커싱부로 유도하는 측정용대물광학부와, 상기 제1 반사광으로부터 스펙트럼 이미지를 검출하는 상기 검출기와, 상기 제2 반사광으로부터 전기적 신호를 검출하고, 검출된 전기적 신호에 따라 오토포커싱을 수행하는 상기 오토포커싱부를 포함한다. The above measurement unit includes a measurement objective optical unit that guides the first reflected light to a detector and guides the second reflected light to an autofocus unit, the detector that detects a spectrum image from the first reflected light, and the autofocus unit that detects an electrical signal from the second reflected light and performs autofocusing according to the detected electrical signal.
상기 측정용대물광학부는 상기 제1 반사광이 입사되면 상기 제1 반사광을 반사하는 제1 측정용 미러 렌즈와, 상기 제2 반사광이 입사되면 상기 제2 반사광을 반사하는 제2 측정용 미러 렌즈와, 상기 제1 측정용 미러 렌즈로부터 반사된 상기 제1 반사광이 상기 검출기에 입사되도록 반사하고, 상기 제2 측정용 미러 렌즈로부터 반사된 상기 제2 반사광이 상기 오토포커싱부에 입사되도록 반사하는 제3 측정용 미러 렌즈를 포함한다. The above-described measuring objective optical section includes a first measuring mirror lens that reflects the first reflected light when the first reflected light is incident, a second measuring mirror lens that reflects the second reflected light when the second reflected light is incident, and a third measuring mirror lens that reflects the first reflected light reflected from the first measuring mirror lens so that it is incident on the detector, and reflects the second reflected light reflected from the second measuring mirror lens so that it is incident on the autofocusing section.
상기 측정부는 상기 측정용대물광학부와 상기 분석기의 사이에 개재되는, 상기 제1 반사광의 편광상태를 분석하기 위한 분석기와, 상기 제1 반사광을 상기 검출기에 집광시키는 포커스렌즈를 더 포함한다. The above measurement unit further includes an analyzer for analyzing the polarization state of the first reflected light, which is interposed between the measurement objective optical unit and the analyzer, and a focus lens for focusing the first reflected light onto the detector.
상기 포커스렌즈는 굴절 렌즈로 이루어지는 것을 특징으로 한다. The above focus lens is characterized by being made of a refractive lens.
상기 검출기는 광섬유 다발로 이루어지는 것을 특징으로 한다. The above detector is characterized by being composed of an optical fiber bundle.
상기 오토포커싱부는 검출된 전기적 신호와 기준값을 비교하여 차이를 도출하고, 도출된 차이에 따라 상기 시료가 안착된 스테이지의 높이 혹은 각도를 조절함으로써 오토포커싱을 수행하는 것을 특징으로 한다. The above autofocusing unit is characterized in that it performs autofocusing by comparing the detected electrical signal with a reference value to derive a difference, and adjusting the height or angle of the stage on which the sample is placed according to the derived difference.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 견지에 따른 광학 분석 장치는 시료에 대해 분광 타원 측정을 위한 제1 입사광 및 오토포커싱을 위한 제2 입사광을 방사하는 광원부와, 상기 제1 입사광에 의해 시료의 표면에서 반사되는 제1 반사광으로부터 스펙트럼 이미지를 검출하고, 상기 제2 입사광에 의해 시료의 표면에서 반사되는 제2 반사광으로부터 전기적 신호를 검출하여 검출된 전기적 신호에 따라 오토포커싱을 수행하는 측정부를 포함한다. According to another aspect of the present invention for achieving the above-described purpose, an optical analysis device includes a light source unit which radiates first incident light for measuring a spectral ellipse for a sample and second incident light for autofocusing, and a measuring unit which detects a spectrum image from first reflected light reflected from a surface of the sample by the first incident light, detects an electrical signal from second reflected light reflected from the surface of the sample by the second incident light, and performs autofocusing according to the detected electrical signal.
상기 광원부는 시료에 대해 분광 타원 측정을 위한 제1 입사광을 방사하는 측정용광원과, 상기 제2 입사광을 방사하는 오토포커싱용광원과, 상기 측정용광원으로부터 방사된 제1 입사광 및 상기 오토포커싱용광원으로부터 방사된 제2 입사광을 시료에 집광하기 위한 광원용광학모듈을 포함한다. The above light source unit includes a measuring light source that radiates a first incident light for measuring a spectral ellipse on a sample, an autofocusing light source that radiates the second incident light, and a light source optical module that focuses the first incident light radiated from the measuring light source and the second incident light radiated from the autofocusing light source on the sample.
상기 광원용광학모듈은 상기 제1 입사광을 시료에 집광하고, 상기 제2 입사광이 시료에 대해 상기 제1 입사광과 동일한 초점을 가지면서 상기 제1 입사광과 다른 입사각을 가지도록 상기 제2 입사광을 시료에 집광하는 광원용대물광학부를 포함한다. The above light source optical module includes a light source objective optical section that focuses the first incident light onto a sample and focuses the second incident light onto the sample so that the second incident light has the same focus as the first incident light with respect to the sample but a different incident angle from the first incident light.
상기 광원용대물광학부는 상기 시료에 대해 상기 제1 입사광 및 상기 제2 입사광이 서로 다른 입사각을 가지고 상기 제1 입사광 및 상기 제2 입사광이 동일한 초점에 입사되도록 유도하는 복수의 미러 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다. The above light source objective optical section is characterized by including a plurality of mirror lenses that induce the first incident light and the second incident light to have different incident angles with respect to the sample and to be incident at the same focus.
상기 광원용대물광학부는 상기 제1 입사광 및 상기 제2 입사광이 입사되면, 상기 제1 입사광 및 상기 제2 입사광을 서로 다른 광로로 반사하는 제1 광원용 미러 렌즈와, 상기 제1 광원용 미러 렌즈에 의해 반사된 상기 제1 입사광을 반사시켜 시료에 집광하는 제2 광원용 미러 렌즈와, 상기 제1 광원용 미러 렌즈에 의해 반사된 상기 제2 입사광을 상기 시료에 대해 상기 제1 입사광과 동일한 초점을 가지면서 상기 제1 입사광과 다른 입사각을 가지도록 반사시켜 시료에 집광하는 제3 광원용 미러 렌즈를 포함한다. The above light source objective optical section includes a first light source mirror lens which reflects the first incident light and the second incident light into different optical paths when the first incident light and the second incident light are incident, a second light source mirror lens which reflects the first incident light reflected by the first light source mirror lens and focuses it on a sample, and a third light source mirror lens which reflects the second incident light reflected by the first light source mirror lens so as to have the same focus on the sample as the first incident light but a different incident angle from the first incident light and focuses it on the sample.
상기 광원용광학모듈은 상기 측정용광원과, 상기 광원용대물광학부의 사이에 개재되는, 상기 제1 입사광의 크기와 광량을 제어하는 핀홀과, 상기 제1 입사광을 평행하게 정렬하는 콜리메이션렌즈와, 상기 제1 입사광의 편광상태를 단일의 편광상태로 정렬하는 편광자를 더 포함한다. The above light source optical module further includes a pinhole interposed between the measuring light source and the light source objective optical section for controlling the size and amount of the first incident light, a collimation lens for aligning the first incident light parallel, and a polarizer for aligning the polarization state of the first incident light to a single polarization state.
상기 측정부는 상기 제1 입사광이 시료에 대해 반사된 제1 반사광이 검출기에 집광되도록 하고, 제2 입사광이 시료에 대해 반사된 제2 반사광이 오토포커싱부로 집광되도록 하는 측정용광학모듈과, 상기 제1 반사광으로부터 스펙트럼 이미지를 검출하는 상기 검출기와, 상기 제2 반사광으로부터 전기적 신호를 검출하고, 검출된 전기적 신호에 따라 오토포커싱을 수행하는 상기 오토포커싱부를 포함한다. The above measurement unit includes a measurement optical module that causes the first reflected light from the first incident light to be focused on a detector and the second reflected light from the second incident light to be focused on an autofocus unit, the detector that detects a spectrum image from the first reflected light, and the autofocus unit that detects an electrical signal from the second reflected light and performs autofocusing according to the detected electrical signal.
상기 측정용광학모듈은 상기 측정부는 상기 제1 반사광을 검출기로 유도하고, 상기 제2 반사광을 오토포커싱부로 유도하는 측정용대물광학부를 포함한다. The above-mentioned measuring optical module includes a measuring objective optical section that guides the first reflected light to a detector and guides the second reflected light to an autofocus section.
상기 측정용대물광학부는 상기 제1 반사광이 입사되면 상기 제1 반사광을 반사하는 제1 측정용 미러 렌즈와, 상기 제2 반사광이 입사되면 상기 제2 반사광을 반사하는 제2 측정용 미러 렌즈와, 상기 제1 측정용 미러 렌즈로부터 반사된 상기 제1 반사광이 상기 검출기에 입사되도록 반사하고, 상기 제2 측정용 미러 렌즈로부터 반사된 상기 제2 반사광이 상기 오토포커싱부에 입사되도록 반사하는 제3 측정용 미러 렌즈를 포함한다. The above-described measuring objective optical section includes a first measuring mirror lens that reflects the first reflected light when the first reflected light is incident, a second measuring mirror lens that reflects the second reflected light when the second reflected light is incident, and a third measuring mirror lens that reflects the first reflected light reflected from the first measuring mirror lens so that it is incident on the detector, and reflects the second reflected light reflected from the second measuring mirror lens so that it is incident on the autofocusing section.
상기 측정용광학모듈은 상기 측정용대물광학부와 상기 분석기의 사이에 개재되는, 상기 제1 반사광의 편광상태를 분석하기 위한 분석기와, 상기 제1 반사광을 상기 검출기에 집광시키는 포커스렌즈를 더 포함한다. The above-mentioned measuring optical module further includes an analyzer for analyzing the polarization state of the first reflected light, which is interposed between the measuring objective optical section and the analyzer, and a focus lens for focusing the first reflected light onto the detector.
상기 포커스렌즈는 굴절 렌즈로 이루어지는 것을 특징으로 한다. The above focus lens is characterized by being made of a refractive lens.
상기 검출기는 광섬유 다발로 이루어지는 것을 특징으로 한다. The above detector is characterized by being composed of an optical fiber bundle.
상기 오토포커싱부는 검출된 전기적 신호와 기준값을 비교하여 차이를 도출하고, 도출된 차이에 따라 상기 시료가 안착된 스테이지의 높이 혹은 각도를 조절함으로써 오토포커싱을 수행하는 것을 특징으로 한다. The above autofocusing unit is characterized in that it performs autofocusing by comparing the detected electrical signal with a reference value to derive a difference, and adjusting the height or angle of the stage on which the sample is placed according to the derived difference.
본 발명에 따르면, 타원계측법(Ellipsometry)에 따라 측정을 수행하기 위한 광원 외에 별도의 광원을 이용하여 오토포커싱을 수행함으로써 안정적인 오토포커싱을 수행할 수 있다. 더욱이, 본 발명은 광원용대물광학부 및 측정용대물광학부에 미러 렌즈를 사용하고, 포커스렌즈에 굴절 렌즈를 사용함으로써 기능 확장, 설치 및 정렬 성능을 개선할 수 있다. According to the present invention, autofocusing can be performed using a separate light source in addition to a light source for performing measurement according to ellipsometry, thereby enabling stable autofocusing. Furthermore, the present invention can improve function expansion, installation, and alignment performance by using a mirror lens in the light source objective optical section and the measurement objective optical section, and using a refractive lens in the focus lens.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오토포커싱을 수행하기 위한 광학 분석 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 측정용 광로와 오토포커싱을 수행하기 위한 광로의 분리를 설명하기 위한 도면이다. FIG. 1 is a drawing for explaining the configuration of an optical analysis device for performing autofocusing according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a drawing for explaining the separation of a measurement light path and an optical path for performing autofocusing according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The present invention can be modified in various ways and has various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, but should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terminology used herein is only used to describe specific embodiments and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly indicates otherwise. In the present invention, it should be understood that the terms "comprise" or "have" and the like are intended to specify that a feature, number, step, operation, component, part or combination thereof described in the specification is present, but do not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.
특히, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. In particular, the terms or words used in this specification and claims described below should not be interpreted as limited to their usual or dictionary meanings, but should be interpreted as meanings and concepts that conform to the technical idea of the present invention based on the principle that the inventor can appropriately define the concept of the term in order to explain his or her own invention in the best way.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 오토포커싱을 수행하기 위한 광학 분석 장치의 구성에 대해 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오토포커싱을 수행하기 위한 광학 분석 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 측정용 광로와 오토포커싱을 수행하기 위한 광로의 분리를 설명하기 위한 도면이다. First, the configuration of an optical analysis device for performing autofocusing according to an embodiment of the present invention will be described. Fig. 1 is a drawing for explaining the configuration of an optical analysis device for performing autofocusing according to an embodiment of the present invention. Fig. 2 is a drawing for explaining the separation of a measuring optical path and an optical path for performing autofocusing according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광학 분석 장치는 광원부(10), 측정부(20)를 포함한다. Referring to FIG. 1, an optical analysis device according to an embodiment of the present invention includes a light source unit (10) and a measuring unit (20).
광원부(10)는 스테이지(40) 상에 안착된 시료(30)에 대해 분광 타원 측정을 위한 제1 입사광(LL1) 및 오토포커싱을 위한 제2 입사광(LL2)을 방사하기 위한 것이다. The light source unit (10) is for radiating first incident light (LL1) for spectral ellipse measurement and second incident light (LL2) for autofocusing on a sample (30) placed on a stage (40).
측정부(20)는 제1 입사광(LL1)에 의해 시료(30)의 표면에서 반사되어 제1 반사광(RL1)으로부터 스펙트럼 이미지를 검출한다. 검출된 스펙트럼 이미지는 제1 입사광(LL1)의 제1 편광상태에서 제1 반사광(RL1)의 제2 편광상태로의 변화를 나타낸다. 측정부(20)는 이러한 편광상태의 변화를 나타내는 스펙트럼 이미지에 따라 시료의 물성을 측정할 수 있다. 또한, 측정부(20)는 제2 입사광(LL2)에 의해 시료(30)의 표면에서 반사되는 제2 반사광(RL2)으로부터 전기적 신호를 검출하여 검출된 전기적 신호에 따라 시료(30)에 대한 초점을 조절하는 오토포커싱을 수행할 수 있다. The measuring unit (20) detects a spectrum image from the first reflected light (RL1) reflected from the surface of the sample (30) by the first incident light (LL1). The detected spectrum image shows a change from the first polarization state of the first incident light (LL1) to the second polarization state of the first reflected light (RL1). The measuring unit (20) can measure the physical properties of the sample according to the spectrum image showing this change in polarization state. In addition, the measuring unit (20) can detect an electrical signal from the second reflected light (RL2) reflected from the surface of the sample (30) by the second incident light (LL2) and perform autofocusing to adjust the focus on the sample (30) according to the detected electrical signal.
광원부(10)는 측정용광원(100), 오토포커싱용광원(200), 및 광원용광학모듈(300)를 포함한다. The light source unit (10) includes a measuring light source (100), an autofocusing light source (200), and a light source optical module (300).
측정용광원(100)은 분광 타원 측정을 위한 제1 입사광(LL1)을 방사하기 위한 것이다. The measuring light source (100) is for emitting the first incident light (LL1) for measuring the spectral ellipse.
오토포커싱용광원(200)은 오토포커싱을 수행하기 위한 제2 입사광(LL2)을 방사하기 위한 것이다. The autofocus light source (200) is for emitting second incident light (LL2) to perform autofocusing.
광원용광학모듈(300)는 측정용광원(100)으로부터 방사된 제1 입사광(LL1) 및 오토포커싱용광원(200)으로부터 방사된 제2 입사광(LL2)을 시료에 집광하기 위한 것이다. The optical module (300) for the light source is intended to focus the first incident light (LL1) emitted from the measuring light source (100) and the second incident light (LL2) emitted from the autofocusing light source (200) onto the sample.
광원용광학모듈(300)는 핀홀(310), 콜리메이션렌즈(320), 편광자(330) 및 광원용대물광학부(340)를 포함한다. The optical module (300) for the light source includes a pinhole (310), a collimation lens (320), a polarizer (330), and an objective optical section (340) for the light source.
핀홀(310)은 측정용광원(100)으로부터 제1 입사광(LL1)의 광로의 진행 방향에 개재된다. 핀홀(310)은 제1 입사광(LL1)의 크기와 광량을 제어하기 위한 것이다. A pinhole (310) is interposed in the direction of travel of the light path of the first incident light (LL1) from the measuring light source (100). The pinhole (310) is for controlling the size and light quantity of the first incident light (LL1).
콜리메이션렌즈(320)는 측정용광원(100)으로부터 제1 입사광(LL1)의 광로의 진행 방향에 개재된다. 이러한 콜리메이션렌즈(320)는 측정용광원(100)이 방사한 제1 입사광(LL1)을 평행하게 정렬하기 위한 것이다. A collimation lens (320) is interposed in the direction of propagation of the light path of the first incident light (LL1) from the measuring light source (100). This collimation lens (320) is intended to align the first incident light (LL1) emitted by the measuring light source (100) in a parallel manner.
편광자(330)는 콜리메이션렌즈(320)로부터 제1 입사광(LL1)의 광로의 진행 방향에 개재된다. 이러한 편광자(330)는 콜리메이션렌즈(320)에 의해 평행하게 정렬된 제1 입사광(LL1)의 편광상태를 단일의 편광상태로 정렬하기 위한 것이다. A polarizer (330) is interposed in the direction of propagation of the light path of the first incident light (LL1) from the collimation lens (320). This polarizer (330) is intended to align the polarization state of the first incident light (LL1) aligned parallel by the collimation lens (320) into a single polarization state.
광원용대물광학부(340)는 제1 입사광(LL1)을 시료(30)에 집광하고, 동시에, 제2 입사광(LL2)이 시료(30)에 대해 제1 입사광(LL1)과 동일한 초점을 가지면서 제1 입사광(LL1)과 다른 입사각을 가지도록 제2 입사광(LL2)을 시료에 집광하기 위한 것이다. The light source objective optical section (340) is intended to focus the first incident light (LL1) onto the sample (30) and, at the same time, focus the second incident light (LL2) onto the sample so that the second incident light (LL2) has the same focus as the first incident light (LL1) on the sample (30) but has a different incident angle from the first incident light (LL1).
광원용대물광학부(340)는 복수의 미러 렌즈로 이루어진다. 즉, 광원용대물광학부(340)는 시료(30)에 대해 제1 입사광(LL1) 및 제2 입사광(LL2)이 서로 다른 입사각을 가지고 제1 입사광(LL1) 및 제2 입사광(LL2)이 시료(30)의 동일한 초점에 입사되도록 유도하는 복수의 미러 렌즈를 포함한다. The objective optical unit (340) for the light source is composed of a plurality of mirror lenses. That is, the objective optical unit (340) for the light source includes a plurality of mirror lenses that induce the first incident light (LL1) and the second incident light (LL2) to have different incident angles with respect to the sample (30) and to be incident on the same focus of the sample (30).
도 2를 참조하는 일 실시예에 따르면, 광원용대물광학부(340)는 제1 내지 제3 광원용 미러 렌즈(LM1~LM3)를 포함한다. According to one embodiment referring to FIG. 2, the light source objective optical unit (340) includes first to third light source mirror lenses (LM1 to LM3).
제1 광원용 미러 렌즈(LM1)는 제1 입사광(LL1) 및 제2 입사광(LL2)이 입사되면, 제1 입사광(LL1) 및 제2 입사광(LL2)을 서로 다른 광로로 반사한다. When the first incident light (LL1) and the second incident light (LL2) are incident on the first light source mirror lens (LM1), the first incident light (LL1) and the second incident light (LL2) are reflected into different optical paths.
제2 광원용 미러 렌즈(LM2)는 제1 미러 렌즈(LM1)에 의해 반사된 제1 입사광(LL1)을 반사시켜 시료(30)에 집광한다. The second light source mirror lens (LM2) reflects the first incident light (LL1) reflected by the first mirror lens (LM1) and focuses it on the sample (30).
제3 광원용 미러 렌즈(LM3)는 제1 미러 렌즈(LM1)에 의해 반사된 제2 입사광(LL2)을 시료(30)에 대해 제1 입사광(LL1)과 동일한 초점을 가지면서 제1 입사광(LL1)과 다른 입사각을 가지도록 반사시켜 시료(30)에 집광한다. The third light source mirror lens (LM3) reflects the second incident light (LL2) reflected by the first mirror lens (LM1) so that it has the same focus as the first incident light (LL1) but has a different incident angle from the first incident light (LL1) and focuses it on the sample (30).
본 발명의 실시예에 따른 측정부(20)는 측정용광학모듈(400), 검출기(500) 및 오토포커싱부(600)을 포함한다. The measuring unit (20) according to an embodiment of the present invention includes a measuring optical module (400), a detector (500), and an autofocusing unit (600).
측정용광학모듈(400)는 제1 입사광(LL1)이 시료(30)에 대해 반사된 제1 반사광(RL1)이 검출기(500)에 집광되도록 하고, 제2 입사광(LL2)이 시료(30)에 대해 반사된 제2 반사광(RL2)이 오토포커싱부(600)로 집광되도록 하기 위한 것이다. The optical module for measurement (400) is intended to cause the first reflected light (RL1) reflected from the sample (30) to be focused on the detector (500), and the second reflected light (RL2) reflected from the sample (30) to be focused on the autofocus unit (600).
이를 위하여, 측정용광학모듈(400)는 측정용대물광학부(410), 분석기(420) 및 포커스렌즈(430)를 포함한다. For this purpose, the measurement optical module (400) includes a measurement objective optical section (410), an analyzer (420), and a focus lens (430).
측정용대물광학부(410)는 제1 입사광(LL1)이 시료(30)에 대해 반사된 제1 반사광(RL1)이 검출기(500)에 입사되도록 유도하고, 제2 입사광(LL2)이 시료(30)에 대해 반사된 제2 반사광(RL2)이 오토포커싱부(600)로 입사되도록 유도하기 위한 것이다. The measuring objective optical unit (410) is intended to induce the first reflected light (RL1) reflected by the first incident light (LL1) on the sample (30) to be incident on the detector (500), and the second reflected light (RL2) reflected by the second incident light (LL2) on the sample (30) to be incident on the autofocus unit (600).
도 2를 참조하는 일 실시예에 따르면, 측정용대물광학부(410)는 제1 내지 제3 측정용 미러 렌즈(DM1~DM3)를 포함한다. According to one embodiment referring to FIG. 2, the measurement objective optical unit (410) includes first to third measurement mirror lenses (DM1 to DM3).
제1 측정용 미러 렌즈(DM1)는 제1 반사광(RL1)이 입사되면 입사된 제1 반사광(RL1)을 제3 측정용 미러 렌즈(DM3)로 반사한다. When the first reflected light (RL1) is incident on the first measuring mirror lens (DM1), the incident first reflected light (RL1) is reflected to the third measuring mirror lens (DM3).
제2 측정용 미러 렌즈(DM2)는 제2 반사광(RL2)이 입사되면 상기 제2 반사광(RL2)을 제3 측정용 미러 렌즈(DM3)로 반사한다. When the second reflected light (RL2) is incident on the second measuring mirror lens (DM2), it reflects the second reflected light (RL2) to the third measuring mirror lens (DM3).
제3 측정용 미러 렌즈(DM3)는 제1 측정용 미러 렌즈(DM1)에서 반사된 제1 반사광(RL1)이 검출기(500)에 입사되도록 반사하고, 제2 측정용 미러 렌즈(DM2)로부터 반사된 제2 반사광(RL2)이 오토포커싱부(600)에 입사되도록 반사한다. The third measuring mirror lens (DM3) reflects the first reflected light (RL1) reflected from the first measuring mirror lens (DM1) so that it enters the detector (500), and reflects the second reflected light (RL2) reflected from the second measuring mirror lens (DM2) so that it enters the autofocus unit (600).
분석기(420)는 측정용대물광학부(410)로부터 제1 반사광(RL1)의 광로의 진행 방향에 개재된다. 분석기(420)는 측정용대물광학부(410)로부터 입사되는 제1 반사광(RL1)의 편광상태를 분석한다. The analyzer (420) is interposed in the direction of travel of the light path of the first reflected light (RL1) from the measuring objective optical unit (410). The analyzer (420) analyzes the polarization state of the first reflected light (RL1) incident from the measuring objective optical unit (410).
포커스렌즈(430)는 분석기(420)로부터 제1 반사광(RL1)의 광로의 진행 방향에 개재된다. 포커스렌즈(430)는 분석기(420)로부터 입사되는 제1 반사광(RL1)을 검출기(500)에 집광시킨다. 이러한 포커스렌즈(430)는 굴절 렌즈로 이루어진다. 측정용대물광학부(410) 이후의 제1 반사광(RL1)의 광로(Optics path)는 포커스렌즈(430)인 굴절 렌즈의 광축과 일치하게 맞추기 때문에 광축정렬이 용이하여 전체 광학계의 정렬 작업이 용이하다. 또한 검출기(500)에 입사되는 집광 위치를 조절해야 하는 경우 포커스 위치에 따른 광원의 스팟(Spot) 모양 변화가 없어 균일한 광원을 얻을 수 있다. 이에 따라, 편광 분석의 성능을 향상 시킬 수 있다. The focus lens (430) is interposed in the direction of the optical path of the first reflected light (RL1) from the analyzer (420). The focus lens (430) focuses the first reflected light (RL1) incident from the analyzer (420) onto the detector (500). The focus lens (430) is made of a refractive lens. Since the optical path of the first reflected light (RL1) after the measurement objective optical section (410) is aligned with the optical axis of the refractive lens, which is the focus lens (430), the optical axis alignment is easy, so that the alignment work of the entire optical system is easy. In addition, when the focusing position incident on the detector (500) needs to be adjusted, there is no change in the spot shape of the light source according to the focus position, so that a uniform light source can be obtained. Accordingly, the performance of polarization analysis can be improved.
검출기(500)는 포커스렌즈(430)로부터 제1 반사광(RL1)의 광로의 진행 방향에 개재된다. 검출기(500)는 포커스렌즈(430)로부터 입사되는 제1 반사광(RL1)으로부터 스펙트럼 이미지를 검출한다. 검출기(500)는 광섬유 다발로 이루어진다. 이에 따라, 제1 반사광(RL1)의 크기가 커지는 경우에도 안정적인 검출이 가능하다. 검출된 스펙트럼 이미지는 제1 입사광(LL1)에 대응하는 제1 반사광(RL1)의 편광상태의 변화를 나타낸다. 이러한 편광상태의 변화를 통해 시료의 물성을 측정할 수 있다. The detector (500) is interposed in the direction of progression of the light path of the first reflected light (RL1) from the focus lens (430). The detector (500) detects a spectrum image from the first reflected light (RL1) incident from the focus lens (430). The detector (500) is formed of an optical fiber bundle. Accordingly, stable detection is possible even when the size of the first reflected light (RL1) increases. The detected spectrum image represents a change in the polarization state of the first reflected light (RL1) corresponding to the first incident light (LL1). The physical properties of the sample can be measured through this change in the polarization state.
오토포커싱부(600)는 측정용대물광학부(410)로부터 제2 반사광(RL2)의 광로의 진행 방향에 개재된다. 오토포커싱부(600)는 측정용대물광학부(410)로부터 입사되는 제2 반사광(RL2)으로부터 전기적 신호를 검출한다. 오토포커싱부(600)는 Quad-cell, PSD(Position-sensing detectors), CCD(Charge-coupled device) 중 어느 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 그리고 오토포커싱부(600)는 검출된 전기적 신호에 따라 시료(30)에 대한 초점을 조절하는 오토포커싱을 수행할 수 있다. 즉, 오토포커싱부(600)는 검출된 전기적 신호와 기준값을 비교하여 차이가 도출되는 경우, 그 차이에 따라 스테이지(40)의 높이 혹은 각도를 조절함으로써 시료(30)에 대한 포커싱을 자동으로 조절한다. The autofocusing unit (600) is intervened in the direction of progression of the optical path of the second reflected light (RL2) from the measuring objective optical unit (410). The autofocusing unit (600) detects an electrical signal from the second reflected light (RL2) incident from the measuring objective optical unit (410). The autofocusing unit (600) can be implemented using any one of a Quad-cell, a Position-sensing detector (PSD), and a Charge-coupled device (CCD). In addition, the autofocusing unit (600) can perform autofocusing to adjust the focus on the sample (30) according to the detected electrical signal. That is, the autofocusing unit (600) automatically adjusts the focus on the sample (30) by comparing the detected electrical signal with a reference value and, if a difference is found, adjusting the height or angle of the stage (40) according to the difference.
전술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 타원계측법(Ellipsometry)에 따라 측정을 수행하기 위한 광원 외에 별도의 광원을 이용하여 오토포커싱을 수행함으로써 안정적인 오토포커싱을 수행할 수 있다. 더욱이, 본 발명은 광원용대물광학부 및 측정용대물광학부에 미러 렌즈를 사용하고, 포커스렌즈에 굴절 렌즈를 사용함으로써 기능 확장, 설치 및 정렬 성능을 개선할 수 있다. According to the present invention as described above, in addition to the light source for performing measurement according to the ellipsometric method, autofocusing can be performed using a separate light source, thereby enabling stable autofocusing. Furthermore, the present invention can improve the performance of functions, installation, and alignment by using a mirror lens in the objective optical section for the light source and the objective optical section for measurement, and a refractive lens in the focus lens.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다. Above, one embodiment of the present invention has been described, but those skilled in the art will be able to modify and change the present invention in various ways by adding, changing, deleting or adding components, etc., within the scope that does not depart from the spirit of the present invention described in the claims, and this will also be considered to be included within the scope of the rights of the present invention.
10: 광원부
20: 측정부
30: 시료
40: 스테이지
100: 측정용광원
200: 오토포커싱용광원
300: 광원용광학모듈
310: 핀홀
320: 콜리메이션렌즈
330: 편광자
340: 광원용대물광학부
400: 측정용광학모듈
410: 측정용대물광학부
420: 분석기
430: 포커스렌즈
500: 검출기
600: 오토포커싱부10: Light source
20: Measuring section
30: Sample
40: Stage
100: Light source for measurement
200: Light source for autofocus
300: Optical module for light source
310: pinhole
320: Collimation lens
330: Polarizer
340: Optical Materials for Light Sources
400: Optical module for measurement
410: Optical section for measuring objects
420: Analyzer
430: Focus Lens
500: Detector
600: Autofocus section
Claims (10)
상기 제1 입사광이 시료의 표면에서 반사된 제1 반사광으로부터 스펙트럼 이미지를 검출하고, 상기 제2 입사광이 시료의 표면에서 반사된 제2 반사광으로부터 전기적 신호를 검출하고, 검출된 전기적 신호에 따라 오토포커싱을 수행하는 측정부;
를 포함하며,
상기 광원부는
상기 제1 입사광을 방사하는 측정용광원;
상기 제2 입사광을 방사하는 오토포커싱용광원; 및
상기 제1 입사광을 상기 시료에 집광하고,
상기 제2 입사광이 상기 시료에 대해 상기 제1 입사광과 동일한 초점을 가지면서 상기 제1 입사광의 입사각과 다른 입사각을 가지도록 상기 제2 입사광을 시료에 집광하는
광원용대물광학부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는
광학 분석 장치. A light source unit emitting first incident light for measuring spectral ellipsometry for a sample and second incident light for autofocusing; and
A measuring unit that detects a spectrum image from the first reflected light reflected from the surface of the sample by the first incident light, detects an electrical signal from the second reflected light reflected from the surface of the sample by the second incident light, and performs autofocusing according to the detected electrical signal;
Including,
The above light source
A measuring light source emitting the first incident light;
An autofocus light source emitting the second incident light; and
The above first incident light is focused on the sample,
The second incident light is focused on the sample so that the second incident light has the same focus as the first incident light on the sample but has an angle of incidence different from the angle of incidence of the first incident light.
Optical Materials for Light Sources;
characterized by including
Optical analysis device.
상기 광원용대물광학부는
상기 시료에 대해 상기 제1 입사광 및 상기 제2 입사광이 서로 다른 입사각을 가지고 상기 제1 입사광 및 상기 제2 입사광이 동일한 초점에 입사되도록 유도하는 복수의 미러 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는
광학 분석 장치. In the first paragraph,
The optical part for the above light source
The apparatus is characterized by including a plurality of mirror lenses for causing the first incident light and the second incident light to have different incident angles and for causing the first incident light and the second incident light to be incident at the same focus.
Optical analysis device.
상기 광원용대물광학부는
상기 제1 입사광 및 상기 제2 입사광이 입사되면,
상기 제1 입사광 및 상기 제2 입사광을 서로 다른 광로로 반사하는 제1 광원용 미러 렌즈;
상기 제1 광원용 미러 렌즈에 의해 반사된 상기 제1 입사광을 반사시켜 시료에 집광하는 제2 광원용 미러 렌즈; 및
상기 제1 광원용 미러 렌즈에 의해 반사된 상기 제2 입사광을 상기 시료에 대해 상기 제1 입사광과 동일한 초점을 가지면서 상기 제1 입사광과 다른 입사각을 가지도록 반사시켜 시료에 집광하는 제3 광원용 미러 렌즈;
를 포함하는 것을 특징으로 하는
광학 분석 장치. In the first paragraph,
The optical part for the above light source
When the first incident light and the second incident light are incident,
A first light source mirror lens that reflects the first incident light and the second incident light into different optical paths;
A second light source mirror lens that reflects the first incident light reflected by the first light source mirror lens and focuses it on the sample; and
A third light source mirror lens that reflects the second incident light reflected by the first light source mirror lens so as to have the same focus as the first incident light but a different incident angle from the first incident light and focuses it on the sample;
characterized by including
Optical analysis device.
상기 광원부는
상기 제1 입사광의 크기와 광량을 제어하는 핀홀;
상기 제1 입사광을 평행하게 정렬하는 콜리메이션렌즈; 및
상기 제1 입사광의 편광상태를 단일의 편광상태로 정렬하는 편광자;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
광학 분석 장치. In the first paragraph,
The above light source
A pinhole for controlling the size and amount of the first incident light;
A collimation lens that aligns the first incident light parallel to the first incident light; and
A polarizer that aligns the polarization state of the first incident light to a single polarization state;
characterized by further including
Optical analysis device.
상기 측정부는
상기 제1 반사광을 검출기로 유도하고, 상기 제2 반사광을 오토포커싱부로 유도하는 측정용대물광학부;
상기 제1 반사광으로부터 스펙트럼 이미지를 검출하는 상기 검출기; 및
상기 제2 반사광으로부터 전기적 신호를 검출하고, 검출된 전기적 신호에 따라 오토포커싱을 수행하는 상기 오토포커싱부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는
광학 분석 장치. In the first paragraph,
The above measuring part
A measuring objective optical unit that guides the first reflected light to a detector and guides the second reflected light to an autofocus unit;
a detector for detecting a spectrum image from the first reflected light; and
The autofocusing unit detects an electrical signal from the second reflected light and performs autofocusing according to the detected electrical signal;
characterized by including
Optical analysis device.
상기 측정용대물광학부는
상기 제1 반사광이 입사되면 상기 제1 반사광을 반사하는 제1 측정용 미러 렌즈;
상기 제2 반사광이 입사되면 상기 제2 반사광을 반사하는 제2 측정용 미러 렌즈; 및
상기 제1 측정용 미러 렌즈로부터 반사된 상기 제1 반사광이 상기 검출기에 입사되도록 반사하고,
상기 제2 측정용 미러 렌즈로부터 반사된 상기 제2 반사광이 상기 오토포커싱부에 입사되도록 반사하는 제3 측정용 미러 렌즈;
를 포함하는 것을 특징으로 하는
광학 분석 장치. In Article 6,
The above measuring objective optical part
A first measuring mirror lens that reflects the first reflected light when the first reflected light is incident;
A second measuring mirror lens that reflects the second reflected light when the second reflected light is incident; and
The first reflected light reflected from the first measuring mirror lens is reflected so that it is incident on the detector,
A third measuring mirror lens that reflects the second reflected light reflected from the second measuring mirror lens so that it enters the autofocusing unit;
characterized by including
Optical analysis device.
상기 측정부는
상기 제1 반사광의 편광상태를 분석하기 위한 분석기; 및
상기 제1 반사광을 상기 검출기에 집광시키는 포커스렌즈;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
광학 분석 장치. In Article 6,
The above measuring part
An analyzer for analyzing the polarization state of the first reflected light; and
A focus lens that focuses the first reflected light onto the detector;
characterized by further including
Optical analysis device.
상기 포커스렌즈는
굴절 렌즈로 이루어지는 것을 특징으로 하는
광학 분석 장치. In Article 8,
The above focus lens
characterized by being composed of a refractive lens;
Optical analysis device.
상기 검출기는
광섬유 다발로 이루어지는 것을 특징으로 하는
광학 분석 장치. In Article 6,
The above detector
characterized by being composed of a bundle of optical fibers
Optical analysis device.
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| KR1020240143325A Active KR102783520B1 (en) | 2024-07-19 | 2024-10-18 | Optical analysis apparatus for performing autofocusing |
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Patent event code: PA02011R01I Patent event date: 20241018 Comment text: Patent Application |
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| PA0302 | Request for accelerated examination |
Patent event date: 20241122 Patent event code: PA03022R01D Comment text: Request for Accelerated Examination |
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| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20241213 Patent event code: PE09021S01D |
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Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20250310 |
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Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20250313 Patent event code: PR07011E01D |
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Payment date: 20250313 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
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