KR20090049951A - Linear focus ellipsometer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 타원계측기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원통형 광학계를 사용하여 빛을 시편에 선형으로 초점을 맺은 후 반사된 빛의 편광상태의 변화를 측정하는 선형 초점 타원계측기에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 광원으로부터 발생된 빛을 편광된 빛으로 분할하는 광분할부; 상기 광분할부로부터 분할된 빛을 시편에 집중 조사시키는 광집중부; 및 상기 시편으로부터 반사된 후, 상기 광집중부 및 상기 광분할부를 통과한 빛을 검출하는 광검출부를 포함하되, 상기 광집중부는 상기 분할된 빛을 상기 시편에 선형으로 집중 조사시키는 것을 특징으로 하는 선형 초점 타원계측기를 제공한다. 상기 선형 초점 타원계측기는 광분할부에서 분할된 빛을 다수의 시편에 선형으로 초점을 맺은 후에 반사된 빛을 다중 입사각에 대하여 편광상태 변화를 측정함으로써, 다수의 시편을 동시에 측정할 수 있는 효과가 있다The present invention relates to an ellipsometer, and more particularly, to a linear focus ellipsometer for measuring a change in polarization state of reflected light after focusing linearly on a specimen using a cylindrical optical system. To this end, the present invention comprises a light splitting unit for dividing the light generated from the light source into polarized light; A light concentrating unit irradiating the light split from the light splitting unit onto the specimen; And a light detector for detecting the light passing through the light concentrator and the light splitter after being reflected from the specimen, wherein the light concentrator is configured to linearly irradiate the split light to the specimen. Provides a linear focus ellipsometer. The linear focus ellipsometer has the effect of measuring a plurality of specimens at the same time by measuring the change in polarization state for multiple incident angles after focusing the light split in the light splitter linearly on a plurality of specimens.
타원계측기, 편광 발생장치, 선형 초점, 광분할기 Ellipsometer, Polarization Generator, Linear Focus, Light Splitter
Description
본 발명은 타원계측기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원통형 광학계를 사용하여 빛을 시편에 선형으로 초점을 맺은 후 반사된 빛의 편광상태의 변화를 측정하는 선형 초점 타원계측기에 관한 것이다.The present invention relates to an ellipsometer, and more particularly, to a linear focus ellipsometer for measuring a change in polarization state of reflected light after focusing linearly on a specimen using a cylindrical optical system.
일반적으로 물리, 화학, 재료 분야의 연구에 있어서, 물질의 광학적 특성을 측정하고, 박막의 두께를 측정하는 것은 매우 중요한 요소이다. 특히, 반도체 산업체에서는 다양한 나노 박막 제조공정들이 사용되고 있는데 제조된 나노 박막들에 대한 물성을 평가하기 위해서 비파괴적이며 비접촉식인 실시간 측정기술인 타원계측기를 공정용 계측장비로 널리 사용하고 있다. In general, in the fields of physics, chemistry and materials, measuring the optical properties of materials and measuring the thickness of thin films is a very important factor. Particularly, various nano thin film manufacturing processes are used in the semiconductor industry. In order to evaluate the properties of the nano thin films, an ellipsometer, which is a non-destructive and non-contact real-time measuring technology, is widely used as a measuring instrument for processing.
현재, 물질의 특성과 박막의 두께를 측정하는 원리로써 잘 알려져 있는 방법은 다양하다. 이 중에서 타원계측은 광원, 광검출기, 컴퓨터 등의 발전과 함께 그 성능이 많이 개선되고, 또한 박막과 표면을 이용한 공정이 늘면서 응용분야가 크게 증가하고 있다. At present, a variety of methods are well known as principles for measuring the properties of materials and the thickness of thin films. Among these, elliptical measurement has been greatly improved in performance with the development of light sources, photodetectors, computers, etc., and the application field has been greatly increased as processes using thin films and surfaces have increased.
타원계측은 반사형과 투과형으로 나눌 수 있는데, 이 중에서 입사각을 가지고 시편의 표면에서 반사된 빛의 편광상태를 분석하는 반사형 타원계측기술이 널리 사용되고 있다. 시편에 의해 반사된 빛의 편광상태 변화를 측정함으로써 주로 굴절률 또는 소광계수와 같은 시편의 광특성을 추출하는데 사용될 수 있으며, 시편 계면의 상태 등의 특성을 추출하는데도 사용될 수 있다.Elliptic measurement can be divided into reflection type and transmission type. Among them, reflective ellipsometric technique for analyzing the polarization state of light reflected from the surface of the specimen with the incident angle is widely used. By measuring the change in the polarization state of the light reflected by the specimen, it can be mainly used to extract the optical characteristics of the specimen, such as refractive index or extinction coefficient, it can also be used to extract the characteristics such as the state of the specimen interface.
경사 방향에서 평행광을 입사하는 경우에는 모든 광선들이 동일한 입사각을 갖고 시편에 조사되므로 입사각을 보다 정확히 제어할 수 있기 때문에 측정 정확도가 우수한 반면에 조리개(iris)를 이용하여 입사빔의 크기를 줄이면 회절(diffraction)현상이 증대되기 때문에 시편에 조사된 빔의 크기를 mm 이하로 줄이는 것이 어려운 단점이 있다.In the case of incidence of parallel light in the oblique direction, all the light rays are irradiated onto the specimen with the same angle of incidence, so that the angle of incidence can be controlled more accurately. However, when the size of the incident beam is reduced by using an iris, Because of the increased phenomenon, it is difficult to reduce the size of the beam irradiated to the specimen to mm or less.
반도체 산업체에서는 반도체 소자 생산을 위한 다양한 박막 제조공정들을 측정을 통하여 평가하기 위해서 수십 μm X 수십 μm의 면적으로 제한된 측정영역을 웨이퍼에 특별히 만들어 사용하고 있다. 이렇게 마이크로 수준으로 제한된 측정영역 내부에서 타원계측기를 사용하여 박막의 두께를 측정하기 위해서는 경사 방향에서 입사된 평행광을 렌즈 또는 반사형 거울로 구성된 광학계를 사용하여 시편 표면에 초점을 맺는 기술이 사용되고 있다. 그런데 이 경우에는 다수의 입사각을 갖는 광선이 동시에 시편에 입사되기 때문에 경사 방향에서 평행광을 사용하는 경우보다는 그 측정 정확도를 확보 및 유지하기가 어려운 문제점이 있다.In order to evaluate the various thin film manufacturing processes for semiconductor device production through measurement, the semiconductor industry has specially made and used a limited measuring area on the wafer in the range of several tens of micrometers to several tens of micrometers. In order to measure the thickness of a thin film using an ellipsometer in the measurement area limited to the micro level, a technique is used to focus parallel light incident in an oblique direction on a specimen surface using an optical system composed of a lens or a reflective mirror. . However, in this case, since light rays having a plurality of incident angles are incident on the specimen at the same time, there is a problem that it is difficult to secure and maintain the measurement accuracy rather than using parallel light in the oblique direction.
최근 반도체 소자 제조기술의 지속적인 발전에 따라서 향후 반도체 소자 제작 기술에서 웨이퍼에서 패턴된 선폭의 크기가 지속적으로 줄어들 것으로 예상됨에 따라서 상기의 제한된 측정지역의 면적도 비례하여 줄여야만 한다. 그러나 상기의 경사 방향 초점 타원계측기의 경우에는 시편에 조사되는 빔의 면적을 최대한 줄이 려는 많은 연구 및 노력에도 불구하고 초점 광학계의 수차 및 구조적 한계 등의 장벽으로 인하여 더 이상 그 크기를 줄이기는 매우 어려운 문제점이 있다.In accordance with the recent development of semiconductor device manufacturing technology, the size of the patterned line width on the wafer is expected to continue to be reduced in the semiconductor device fabrication technology in the future, so that the area of the limited measurement area should be reduced in proportion. However, in the case of the oblique focus ellipsometer described above, despite many researches and efforts to minimize the area of the beam irradiated to the specimen, the size of the oblique focus ellipsometer is no longer reduced due to aberrations and structural limitations of the focus optical system. There is a difficult problem.
또한, 광학계를 사용하여 시편 표면에 점 형태로 초점을 맺는 경우에는 하나의 시편에 대한 두께 또는 특성을 측정한 후에 다른 시편을 측정해야 하므로, 다수의 시편을 동시에 측정할 수 없어 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.In addition, when the optical system is used to focus on the surface of the specimen in the form of dots, it is necessary to measure the thickness or characteristic of one specimen and then measure the other specimen. Therefore, many specimens cannot be measured at the same time. There is a problem.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 평행광을 시편의 면에 수직한 방향에서 입사시키고 원통형 광학계를 사용하여 시편 표면의 일직선상에 초점을 맺은 후 반사된 빛을 다중 입사각에 대해서 편광상태의 변화를 측정하는 선형 초점 타원계측기를 제공하는데 그 목적이 있다. In order to solve the above problems, the present invention is the polarized state of the reflected light after the incident light in the direction perpendicular to the plane of the specimen and focused on a straight line on the surface of the specimen using a cylindrical optical system Its purpose is to provide a linear focus ellipsometer that measures the change of.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 광원으로부터 발생된 빛을 편광된 빛으로 분할하는 광분할부; 상기 광분할부로부터 분할된 빛을 시편에 집중 조사시키는 광집중부; 및 상기 시편으로부터 반사된 후, 상기 광집중부 및 상기 광분할부를 통과한 빛을 검출하는 광검출부를 포함하되, 상기 광집중부는 상기 분할된 빛을 상기 시편에 선형으로 집중 조사시키는 것을 특징으로 하는 선형 초점 타원계측기를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a light splitting unit for dividing light generated from a light source into polarized light; A light concentrating unit irradiating the light split from the light splitting unit onto the specimen; And a light detector for detecting the light passing through the light concentrator and the light splitter after being reflected from the specimen, wherein the light concentrator is configured to linearly irradiate the split light to the specimen. Provides a linear focus ellipsometer.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 광원으로부터 발생된 빛을 편광시키는 편광부; 상기 편광부로부터 편광된 빛을 분할하는 광분할부; 상기 광분할부로부터 분할된 빛을 시편에 집중 조사시키는 광집중부; 상기 시편으로부터 반사된 후, 상기 광집중부 및 상기 광분할부를 통과한 빛에서 특정한 편광 상태를 검출하는 편광검출부; 및 상기 편광검출부를 통과한 빛을 검출하는 광검출부를 포함하되, 상기 광집중부는 상기 분할된 빛을 상기 시편에 선형으로 집중 조사시키는 것을 특징으로 하는 선형 초점 타원계측기를 제공한다.In addition, to achieve the above object, the present invention is a polarizing unit for polarizing the light generated from the light source; A light splitting unit dividing the light polarized from the polarizing unit; A light concentrating unit irradiating the light split from the light splitting unit onto the specimen; A polarization detector for detecting a specific polarization state from the light passing through the light concentrator and the light splitter after being reflected from the specimen; And a photodetector configured to detect light passing through the polarization detector, wherein the photoconcentrator provides a linearly focused ellipsometer for linearly irradiating the split light onto the specimen.
상기 선형 초점 타원계측기는 상기 광분할부로부터 분할된 빛 중 일부만 통과시키기 위한 어퍼쳐를 더 포함하고, 상기 어퍼쳐는 상기 광분할부와 상기 광집중부 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다. The linear focus ellipsometer further includes an aperture for passing only a part of the light split from the light splitter, and the aperture is located between the light splitter and the light focusing unit.
상기 광집중부는 빛을 상기 시편에 선형으로 집중시키기 위한 원통형 광학계를 이용하여 구성되는 것을 특징으로 하며, 상기 원통형 광학계는 반원통형 렌즈, 반원통형 거울, 곡면 거울 중 적어도 하나를 이용하여 구성될 수 있다.The light concentrator may be configured using a cylindrical optical system for linearly concentrating light on the specimen, and the cylindrical optical system may be configured using at least one of a semi-cylindrical lens, a semi-cylindrical mirror, and a curved mirror. .
상기 광분할부는 편광용 광분할기 또는 비평광용 광분할기로 구성되고, 상기 광분할부가 상기 비평광용 광분할기로 구성되는 경우에 상기 선형 초점 타원계측기는 상기 광분할부와 상기 광집중부 사이에 선형 편광자를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The light splitter may include a polarization splitter or a non-flat splitter, and the linear focus ellipsometer may include a linear polarizer between the light splitter and the light concentrator. It further comprises.
상기 광원으로는 백색광원 또는 단색광원이 이용될 수 있으며, 상기 광원으로 백색광원을 사용하는 경우에 상기 선형 초점 타원계측기는 특정 파장 범위의 빛을 통과시키는 대역 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The light source may be a white light source or a monochromatic light source. When the white light source is used as the light source, the linear focus ellipsometer further includes a band pass filter for passing light in a specific wavelength range.
상기 선형 초점 타원계측기는 상기 광분할부와 상기 광집중부 사이에, 상기 광분할부에 분할된 빛의 편광상태에 따라 상기 빛의 위상을 바꾸는 보상부를 더 포함할 수 있다.The linear focus ellipsometer may further include a compensator for changing a phase of the light between the light splitter and the light concentrator, according to a polarization state of light split into the light splitter.
상기 광검출부는 다수의 단위소자(pixel)로 구성된 2차원 영상측정 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.The photodetector may include a 2D image measuring device including a plurality of pixel units.
본 발명에 따른 선형 초점 타원계측기는 원통형의 광학계를 이용하여 구성된 광집중부를 이용하여 광분할부에서 분할된 빛을 다수의 시편에 선형으로 초점을 맺은 후에 반사된 빛을 다중 입사각에 대하여 편광상태 변화를 측정함으로써, 시편의 광특성, 즉 박막 시편의 경우에는 박막의 두께 및 굴절률 등에 대한 정보들을 다수의 시편에 대해 동시에 얻을 수 있는 효과가 있다. 따라서 다수 시편의 광특성을 측정하는 시간 및 노력을 줄일 수 있다.The linear focus ellipsometer according to the present invention changes the polarization state of the reflected light with respect to multiple incidence angles after focusing the light split in the light splitter linearly on a plurality of specimens using a light concentrator configured using a cylindrical optical system. By measuring, the optical properties of the specimen, that is, in the case of the thin film specimen, the information on the thickness and the refractive index of the thin film can be obtained simultaneously for a plurality of specimens. This saves time and effort in measuring the optical properties of many specimens.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우는 해당되는 발명의 상세한 설명 부분에서 그 의미를 기재하였으므로 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로 본 발명을 파악하여야 한다. The terminology used in the present invention is a general term that is currently widely used as possible, but in certain cases, the term is arbitrarily selected by the applicant, in which case the meaning of the term is described in the detailed description of the invention. It should be understood that the present invention in terms of terms other than these terms.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하지만, 본 발명이 상기 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the present invention that can specifically realize the above object, the present invention is not limited or limited by the above embodiments.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선형 초점 타원계측기의 구조를 도시한다. 도 1을 참조하면, 상기 선형 초점 타원계측기는 광원부(10), 편광발생부(20), 광분할부(30A), 어퍼쳐(50), 광집중부(60), 편광검출부(80), 광검출부(90) 및 연산처리부(100)를 포함한다.1 shows a structure of a linear focus ellipsometer according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the linear focus ellipsometer has a
상기 편광발생부(20)는 광원부(10)로부터 방출된 평행광을 특정 편광상태로 만든다. 상기 광분할부(30A)는 광원부(10)를 통과한 빛의 일부를 분할한다. 분할된 일부의 빛은 광분할부(30A) 하부에 위치한 광집중부(60)를 통과하게 된다. 상기 광 집중부(60)는 분할된 빛의 일부를 굴절시켜 시편(70)에 선형으로 집중 조사시킨다. The
선택적으로, 광분할부(30A)에서 분할된 일부의 빛은 광집중부(60)를 통과하기 전에 어퍼쳐(Aperture, 50)를 통과할 수 있다. 상기 어퍼쳐(50)는 광분할부(30A)에서 분할된 빛의 외각 부분을 차단하고, 중앙 부분만 광집중부(60)에 도달하도록 한다. 상기 어퍼쳐(50) 및 상기 광집중부(60)의 형태 및 구조는 후술된다.Optionally, some of the light split by the
시편(70)으로부터 반사된 빛은 광집중부(60) 및 광분할부(30A)를 통과한 후에, 특정한 편광상태만을 걸러내는 편광검출부(80)를 통과한다. 그 다음에 편광검출부(80)를 통과한 빛은 광검출부(90)에 입력되고, 광검출부(90)는 입력된 빛의 세기를 측정한다. 광검출부(90)는 단위소자(pixel)로 구성되어 있으며, 단위소자에서 획득된 정보는 연산부(100)로 전달되어 디지털 신호로 저장되게 된다.The light reflected from the
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선형 초점 타원계측기의 구조를 도시한다. 도 2를 참조하면, 상기 선형 초점 타원계측기는 광원부(10), 광분할부(30B), 광집중부(60), 광검출부(90) 및 연산부(100)를 포함한다. 2 shows a structure of a linear focus ellipsometer according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the linear focus ellipsometer includes a
전술한 것처럼, 상기 광원부(10)로부터 방출된 빛은 광분할부(30B)에서 일부가 선편광으로 반사 또는 투과된다. 상기 광분할부(30B)로부터 분할된 일부의 빛은 광집중부(60)를 통해 시편(70)에 선형으로 집중 조사된다. 그 다음에 상기 시편(70)으로부터 반사된 빛은 광집중부(60) 및 광분할부(30B) 통과하면서 특정 편광상태로 걸러진 평행광을 단위소자로 검출하는 광검출부(90)로 입력된다. 연산부(100)는 상기 광검출부(90)에서 검출된 빛의 세기를 보정하여 연산처리한다. 도 1을 참조하여 기술된 선형 초점 타원계측기와 비교할 때, 도 2를 참조하여 기술된 선형 초점 타원계측기는 광분할부(30B)가 편광발생부(20) 및 편광검출부(80)의 기능을 포함한다는 것이다.As described above, the light emitted from the
상기 연산부(100)(예를 들면, 컴퓨터)는 광검출부(90)에 의해 검출된 전압 또는 전류의 파형을 분석함으로써, 상기 시편(70)의 광학적 물성 또는 박막의 경우에는 박막의 두께 및 광학상수 등을 추출하게 된다.The calculation unit 100 (for example, a computer) analyzes the waveform of the voltage or current detected by the
상기 시편(70)에 입사되는 빛의 편광 상태를 임의로 조절하기 위해서, 광분할부(30B)와 광집중부(60) 사이에 편광상태에 따라서 진행파의 위상을 바꾸는 보상부(40)를 선택적으로 추가 설치를 할 수 있다. 또한, 광분할부(30B)에서 분할된 빛의 외각 부분이 광집중부(60)에 도달하는 것을 방지하기 위한 어퍼쳐(50)가 광분할부와 광집중부(60) 사이에, 또는 상기 보상부(40)와 광집중부(60) 사이에 선택적으로 추가 설치될 수 있다.In order to arbitrarily adjust the polarization state of the light incident on the
상기 보상부(40)는 선형 편광된 빛이 상기 보상기(40)의 면에 수직으로 입사할 때에 편광의 방향이 상기 보상기(40)의 광축과 평행할 때와 수직일 때의 투과된 빛의 위상차 값을 갖는 특징이 있다. The
상기 선형 초점 타원계측기가 보상부(40) 및/또는 어퍼쳐(50)를 포함하는 경우에, 광분할부(30B)로부터 분할된 일부의 빛은 상기 보상부(40) 및/또는 어퍼쳐(50)를 통과한 후에 광집중부(60)로 입력되고, 시편(70)에서 반사된 빛은 광집중부(60)와 어퍼쳐(50) 및/또는 보상부(40)를 통과한 후에 광분할부(30B)로 전달된다. In the case where the linear focus ellipsometer includes the
또한, 도 2에서 상기 광분할부(30B)는 편광용 광분할기를 이용하여 구성될 수 있다. 만일 상기 광분할부(30B)가 편광용 광분할기 대신에 비편광용 광분할기로 구성되는 경우에, 상기 비편광용 광분할기와 상기 보상부(40) 사이에 선형 편광자를 설치할 수 있다.In addition, in FIG. 2, the
상기 광원부(10)는 종래에 일반적으로 사용하는 텅스텐-할로겐 램프, Xe 방전램프 등의 백색광원과 레이저 등의 단색광원을 광원으로 사용할 수 있다. 백색광원을 사용할 때는 상기 광원부(10)의 후단 또는 상기 광검출부(90)의 전단에 특정 파장 범위의 빛을 통과시키는 대역 필터가 설치되어야 한다.The
상기 광원부(10)로부터 방출된 빛은 반사 및 굴절 광학계를 이용하여 평행광으로 만들어지고 상기 광분할부(30B)에 의해 일부의 빛이 반사되는데, 그 빛의 편광 방향은 상기 광분할부(30B) 내부의 경사진 반사면에 나란한 방향인 x축 방향으로 정렬되는 특성을 갖는다.The light emitted from the
광검출부(90)는 여러 개의 단위소자를 갖고 있으며 2차원 영상을 측정할 수 있는 전하결합소자 등이 해당된다. 상기 광검출부(90)의 각 단위소자에서 획득된 정보는 상기 연산부(100)로 전달되어 디지털 신호로 저장되게 된다.The
도 1 및 도 2를 참조하여 기술된 광원부(10)와 광검출부(90)의 위치는 예시적인 것이며, 상기 광원부(10)와 광검출부(90)의 위치가 다르게 구성된 선형 초점 타원계측기도 동일한 기능을 수행하면 본 발명에 포함된다.The positions of the
아래에서는 이상에서 설명한 선형 초점 타원계측기의 광집중부(60)를 구현하기 위한 본 발명의 장치적 원리에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the device principle of the present invention for implementing the
도 3a 및 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 반원통형 렌즈를 이용하여 빛을 시편에 선형으로 집중 조사시키는 광집중부를 도시한다. 도 3a는 광집중부(60)의 사시도이고, 도 3b는 앞(x축)에서 바라본 광집중부(60)를 도시한다. 도 3a 및 3b를 참조하면, 광분할부(30A, 30B)에서 분할된 빛은 어펴쳐(51)를 통과한다. 상기 어퍼쳐(51)는 중앙 부분에 직사각형의 구멍을 가지는 직사각형 형상을 가지며, 광분할부(30A, 30B)에서 분할된 빛의 일부는 직사각형 구멍을 통해 광집중부(60)로 전달되고, 일부는 어퍼쳐(51)에 의해 차단된다. 전술한 것처럼 상기 어퍼쳐(51)는 선택적인 것이며, 광분할부(30A, 30B)에서 분할된 빛이 어퍼쳐(51)를 통하지 않고 직접 광집중부(60)로 전달될 수 있다. 상기 어퍼쳐(51) 중앙의 직사각형 구멍은 예시적인 것이며, 본 발명은 다양한 형태의 구멍을 가진 어펴쳐(51)를 포함한다. 3A and 3B illustrate light concentrating units for linearly irradiating light onto a specimen by using a semi-cylindrical lens according to an embodiment of the present invention. 3A is a perspective view of the
광집중부(60)는 반원통형 렌즈(61)로 구성될 수 있으며, 상기 반원통형 렌즈(61)는 어펴처(51)에 인접한 외주면은 반원형 곡면으로 형성되고, 시편(70)에 인접한 외주면은 직사각형 단면으로 형성된다. 따라서 반원통형 렌즈(61)로 전달된 빛은 반원통형 렌즈(61)를 통과하면서 굴절된 후에 시편(70)에 선형으로 집중된다. 도 3b에 도시된 것처럼, 반원통형 렌즈(61)를 통과한 빛은 입사각(Φ)과 동일한 반사각(Φ)으로 시편(70)에서 반사된 후에, 다시 반원통형 렌즈(61)를 통과하면서 굴절되어 어펴처(51)로 전달된다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 곡면 거울을 이용하여 빛을 시편에 선형으로 집중 조사시키는 광집중부를 도시한다. 도 4a는 광집중부(60)의 사시도이고, 도 4b는 앞(x축)에서 바라본 광집중부(60)를 도시한다. 도 4a 및 4b를 참조하면, 광분할부(30A, 30B)에서 분할된 빛은 어펴쳐(52)를 통과한다. 상기 어퍼 쳐(52)는 도 3a 및 3b에 도시된 어퍼쳐(51)와 동일하거나 유사한 구조 및 기능을 갖는다. 전술한 것처럼 상기 어퍼쳐(52)는 선택적인 것이며, 광분할부(30A, 30B)에서 분할된 빛이 어퍼쳐(52)를 통하지 않고 직접 광집중부(60)로 전달될 수 있다.4A and 4B illustrate light concentrating units for linearly irradiating light onto a specimen by using a curved mirror according to an embodiment of the present invention. 4A is a perspective view of the
광집중부(60)는 사각형의 곡면 거울(62)로 구성될 수 있으며, 상기 곡면 거울(62)은 어펴처(52)에 인접한 외주면이 오목한 곡면으로 형성되고, 시편(70)에 비스듬하게 설치된다. 따라서 곡면 거울(62)로 전달된 빛은 곡면 거울(62)에서 반사된 후에 시편(70)에 선형으로 집중된다. 도 4b에 도시된 것처럼, 곡면 거울(62)에서 반사된 빛은 입사각(Φ)과 동일한 반사각(Φ)으로 시편(70)에서 반사된 후에, 다시 곡면 거울(62)에서 반사되어 어펴처(52)로 전달된다.The
도 5a 및 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 반원통형 거울 및 곡면 거울을 이용하여 빛을 시편에 선형으로 집중 조사시키는 광집중부를 도시한다.5A and 5B illustrate light concentrating units for linearly irradiating light onto a specimen using a semi-cylindrical mirror and a curved mirror according to an embodiment of the present invention.
도 5a는 광집중부(60)의 사시도이고, 도 5b는 앞(x축)에서 바라본 광집중부(60)를 도시한다. 도 5a 및 5b를 참조하면, 광분할부(30A, 30B)에서 분할된 빛은 어펴쳐(53)를 통과한다. 상기 어퍼쳐(53)는 도 3a 및 3b, 또는 도 4a 및 4b에 도시된 어퍼쳐(51, 52)와 동일하거나 유사한 구조 및 기능을 갖는다. 전술한 것처럼 상기 어퍼쳐(53)는 선택적인 것이며, 광분할부(30A, 30B)에서 분할된 빛이 어퍼쳐(53)를 통하지 않고 직접 광집중부(60)로 전달될 수 있다.FIG. 5A is a perspective view of the
광집중부(60)는 반원통형 거울(64) 및 사각형 곡면 거울(63)로 구성될 수 있으며, 상기 곡면 거울(63)은 어펴처(53)에 인접한 외주면이 볼록한 곡면으로 형성되고 시편(70)에 비스듬하게 설치되고, 상기 반원통형 거울(64)은 어퍼처(53)에 인 접한 외주면이 볼록한 곡면을 형성한다. 따라서 어퍼처(53)를 통과한 빛은 반원통형 거울(64)에서 반사된 후에, 다시 곡면 거울(63)에서 반사되어 시편(70)에 선형으로 집중된다. 도 5b에 도시된 것처럼, 곡면 거울(66)에서 반사된 빛은 입사각(Φ)과 동일한 반사각(Φ)으로 시편(70)에서 반사된 후에, 다시 곡면 거울(62) 및 반원통형 거울(64)에서 반사되어 어펴처(53)로 전달된다. The
이상에서 기술된 광집중부(60)의 구성 형태는 예시적인 것이며, 본 발명은 시편(70)에 선형으로 빛을 집중 조사시키는 어떠한 형태의 광집중부(60)도 포함한다.The configuration of the
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 시편에서의 빛의 반사 경로를 상세히 도시하고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 광검출부의 단위소자들에 의해 측정된 빛의 세기에 대응하는 2차원 영상신호를 도시한다. 6 is a view illustrating a reflection path of light in a specimen according to an embodiment of the present invention in detail, and FIG. 7 corresponds to an intensity of light measured by unit elements of a light detector according to an embodiment of the present invention. A two-dimensional video signal is shown.
전술한 것처럼 광집중부(60)를 통과한 특정한 편광상태의 빛은 입사각(Φ)과 동일한 반사각(Φ)으로 시편(70)에서 반사된 후에 다시 광집중부(60)로 전달된다. 도 6을 참조하면, 70A로 입사한 빛은 시편(70)의 72C 위치에서 70B로 반사되고, 70B로 입사한 빛은 시편(70)의 72C 위치에서 70A로 반사되며, 70C로 입사한 빛은 시편(70)의 72C 위치에서 동일한 경로인 70C로 반사된다. 동일한 원리로, 71A로 입사한 빛은 시편(70)의 73C 위치에서 71B로 반사되고, 71B로 입사한 빛은 시편(70)의 73C 위치에서 71A로 반사되며, 71C로 입사한 빛은 시편(70)의 73C 위치에서 동일한 경로인 71C로 반사된다. 시편(70)에서 반사된 빛은 광집중부(60) 및 광분할부(30A, 30B)를 거쳐 광검출부(90)로 전달된다. As described above, light having a specific polarization state passing through the
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 광검출부(90)의 단위소자들에 의해 측정된 빛의 세기 분포를 알 수 있다. 특정 편광상태의 빛이 70A로 입사하면 시편(70)에서 70B로 반사된 후에 광분할부(30A, 30B)를 투과하면서 y축에 방향에 나란한 편광성분만 걸러지게 된다. 그 다음에 광검출부(90)에 의해 획득된 2차원 영상신호의 90B 지점에 도달하여 상기 광검출부(90)의 단위소자에 의해 해당 빛의 세기에 대응되는 전압 또는 전류와 같은 전기 신호로 검출되게 된다. 6 and 7, the intensity distribution of light measured by the unit elements of the
동일한 방법으로, 특정 편광상태의 빛이 70B, 71A, 71B로 입사하면 시편(70)에서 각각 70A, 71B, 71A로 반사된 후에 광분할부(30A, 30B)를 투과하면서 y축에 방향에 나란한 편광성분만 걸러지게 된다. 그 다음에 광검출부(90)에 의해 획득된 2차원 영상신호의 90A, 91B, 91A 지점에 도달하여 상기 광검출부(90)의 단위소자에 의해 해당 빛의 세기에 대응되는 전압 또는 전류와 같은 전기 신호로 검출되게 된다. 도 7에 도시된 것처럼, 상기 광검출부(90)에 의해 측정되는 2차원 영상신호는 x축 방향과 평행하게 형태로 표시됨을 알 수 있다. 따라서 x축 방향으로 복수의 시편을 위치시켰을 경우에, 동시에 복수의 시편을 측정할 수 있는 장점이 있다. In the same way, when light in a specific polarization state enters 70B, 71A, and 71B, the light is reflected from the
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described by specific embodiments such as specific components and the like, but the embodiments and the drawings are provided only to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. For those skilled in the art, various modifications and variations are possible from such description.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and all the things that are equivalent to or equivalent to the claims as well as the following claims will belong to the scope of the present invention. .
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선형 초점 타원계측기의 구조를 나타내는 도면.1 is a diagram showing the structure of a linear focus ellipsometer according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선형 초점 타원계측기의 구조를 나타내는 도면.2 is a diagram showing the structure of a linear focus ellipsometer according to a second embodiment of the present invention.
도 3a 및 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 반원통형 렌즈를 이용하여 빛을 시편에 선형으로 집중 조사시키는 광집중부를 나타내는 도면.3A and 3B are diagrams illustrating a light concentration unit for linearly irradiating light onto a specimen using a semi-cylindrical lens according to an embodiment of the present invention.
도 4a 및 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 곡면 거울을 이용하여 빛을 시편에 선형으로 집중 조사시키는 광집중부를 나타내는 도면.4A and 4B are diagrams illustrating a light concentrator for linearly irradiating light onto a specimen using a curved mirror according to an embodiment of the present invention.
도 5a 및 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 반원통형 거울 및 곡면 거울을 이용하여 빛을 시편에 선형으로 집중 조사시키는 광집중부를 나타내는 도면.5A and 5B are diagrams illustrating a light concentrator for linearly irradiating light onto a specimen by using a semi-cylindrical mirror and a curved mirror according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 시편에서의 빛의 반사 경로를 상세히 나타내는 도면.6 is a view showing in detail the reflection path of the light in the specimen according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 광검출부의 단위소자들에 의해 측정된 빛의 세기에 대응하는 2차원 영상신호 신호를 나타내는 도면.7 is a diagram illustrating a 2D video signal signal corresponding to the intensity of light measured by the unit elements of the photodetector according to an exemplary embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 광원부 10: light source
20 : 편광발생부20: polarization generator
30A, 30B : 광분할부 30A, 30B: Light division
40 : 보상부40: compensation unit
50 : 어퍼쳐 50: aperture
60 : 광집중부60: light concentration
70 : 시편 70: Psalm
80 : 편광검출부80: polarization detector
90 : 광검출부 90: photodetector
100 : 연산처리부100: arithmetic processing unit
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