박막 두께 계산 - bagmag dukke gyesan

MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS

G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical means

G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical means for measuring length, width or thickness

G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical means for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material

G—PHYSICS
G01—MEASURING; TESTING
G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length

G—PHYSICS
G01—MEASURING; TESTING
G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
G01N21/55—Specular reflectivity

G—PHYSICS
G01—MEASURING; TESTING
G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications

Abstract

본 발명은 박막의 두께 측정방법에 관한 것으로서, 반사도 획득단계와, 굴절률 가정단계와, 변환단계와, 오차 확인단계와, 위상 추출단계와, 위상 복원단계와, 두께 계산단계를 포함한다. 반사도 획득단계는 박막의 광강도 신호를 획득하고, 광강도 신호를 통해 박막에 대한 반사도를 획득한다. 굴절률 가정단계는 공기의 굴절률 및 박막의 굴절률은 실수로, 박막이 형성된 기판의 굴절률은 복소수로 가정한다. 변환단계는 반사도를 정규반사도로 변환한다. 오차 확인단계는 변환단계에서 변환된 정규반사도의 최대값과 제1기준값의 차이인 제1차이값 또는 변환단계에서 변환된 정규반사도의 최소값과 제2기준값의 차이인 제2차이값이 미리 정해진 오차범위 이내인지 확인한다. 위상 추출단계는 제1차이값 또는 제2차이값이 오차범위 이내인 경우, 위상을 추출한다. 위상 복원단계는 위상 추출단계에서 추출된 위상을 복원한다. 두께 계산단계는 위상 복원단계에서 복원된 위상으로부터 박막의 두께를 계산한다.

Description

박막의 두께 측정방법

본 발명은 박막의 두께 측정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 박막의 두께를 간편하고 신속하게 측정할 수 있는 박막의 두께 측정방법에 관한 것이다.

최근의 산업계 전 분야에 걸친 급속한 기술 발전은 반도체, MEMS, 평판 디스플레이, 광부품 등의 분야에서 미세 가공을 필요로 하며, 현재는 나노 단위의 초정밀 제조 기술이 필요한 단계로 진입하고 있다. 필요한 가공의 형상도 단순한 패턴에서 복잡한 형상으로 변화하고 있으며, 이에 따라 미세 박막의 두께를 측정하는 기술의 중요성은 더욱 부각되고 있다.

요즘 널리 쓰이고 있는 박막의 두께 및 반사도 측정장치는 반사광도계의 원리(reflectometry)에 의한 것이다. 넓은 의미에서 박막 측정장치(thin film layer measurement system)라고도 불리는 반사광도계(reflectometer)는 비접촉, 비파괴성 측정장치로서 다중층 박막의 특성을 측정할 수 있고, 목표로 하는 측정대상물에 특별한 준비과정이나 가공할 필요없이 직접 측정이 가능하다.

종래의 반사광도계에서는 백색광원에서 발생된 광을 일정 간격의 파장만큼 스캐닝하면서 흑백 카메라를 이용하여 각각의 파장에서 광강도 신호를 획득하였다. 이와 같이 획득된 각 파장에서의 다수의 광강도 신호를 합성하여 전체 스펙트럼에 대한 반사도 그래프를 산출하고, 산출된 반사도 그래프를 이용하여 박막의 두께를 측정할 수 있었다.

종래의 두께 측정방법에서는 측정하고자 하는 박막의 반사도를 측정한 다음 표준 시료를 사용하여 미리 정한 반사도 대비 두께표(table)에서 두께를 읽는다. 다시 말하면, 측정하고자 하는 박막에서 반사도를 측정한 후 표준 시료에서 구한 룩업테이블(look-up table)에서 두께의 값을 읽는 것이다.

그러나, 종래의 두께 측정방법은 표준 시료의 데이터를 구할 때에 발생하는 오류가 실제 생산되는 기판 전체에 전달되는 문제가 있고, 공정이 바뀔 때마다 새로운 표준 시료의 반사도 대비 박막 두께 데이터 베이스를 현장에서 재구성해야 하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 표준 시료의 반사도 대비 박막 두께 데이터 베이스를 구성하지 않고 박막의 소광계수를 판단하고, 반사도로부터 위상을 직접적으로 계산함으로써, 박막의 두께를 간편하고 신속하게 측정할 수 있는 박막의 두께 측정방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 박막의 두께 측정방법은, 박막의 광강도 신호를 획득하고, 상기 광강도 신호를 통해 박막에 대한 반사도를 획득하는 반사도 획득단계; 공기의 굴절률 및 상기 박막의 굴절률은 실수로, 상기 박막이 형성된 기판의 굴절률은 복소수로 가정하는 굴절률 가정단계; 상기 반사도를 정규반사도로 변환하는 변환단계; 상기 변환단계에서 변환된 정규반사도의 최대값과 제1기준값의 차이인 제1차이값 또는 상기 변환단계에서 변환된 정규반사도의 최소값과 제2기준값의 차이인 제2차이값이 미리 정해진 오차범위 이내인지 확인하는 오차 확인단계; 상기 제1차이값 또는 상기 제2차이값이 상기 오차범위 이내인 경우, 위상을 추출하는 위상 추출단계; 상기 위상 추출단계에서 추출된 위상을 복원하는 위상 복원단계; 및 상기 위상 복원단계에서 복원된 위상으로부터 상기 박막의 두께를 계산하는 두께 계산단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 박막의 두께 측정방법에 있어서, 상기 오차 확인단계 이후, 상기 제1차이값 또는 상기 제2차이값이 상기 오차범위를 초과한 경우, 상기 제1차이값 또는 상기 제2차이값이 상기 오차범위 이내에 포함되도록 상기 정규반사도를 보정하는 정규반사도 보정단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막의 두께 측정방법.