회전형 필터 및 가변 조리개를 이용한 이미징 분광 반사계의 파장 분해능 개선

Abstract

반도체 및 디스플레이 제조 공정이 고도로 발달함에 따라 최근의 공정에서는 국소 영역별로 두께가 다른 미세 박막 패턴 형상에 대한 두께 측정이 요구된다. 기존에 투명 박막의 두께 형상 측정에 널리 사용되는 이미징 분광 반사계는 시스템 구성에 따라 강건성이 떨어져 양산 장비에 사용되지 못하거나 파장 분해능이 낮아 측정 성능이 좋지 못한 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 회전형 필터 및 가변 조리개를 이용한 다중 반사도 중첩법을 제안하여 강건성과 파장 분해능을 두루 갖춘 이미징 분광 반사계 시스템을 구성하는데 그 목표가 있다. 모의 실험을 통해 파장 분해능에 따른 측정 성능을 평가하여 기존의 이미징 분광 반사계 시스템이 갖는 한계를 분석하고, 파장 분해능을 개선하기 위한 목적으로 다중 반사도 중첩법을 제안하였다. 가변 조리개를 이용하여 서로 다른 입사각을 갖도록 유도된 다중 반사도 신호를 중첩하는 방법으로 파장 분해능을 개선시킬 수 있음을 보였다. 다중 반사도 중첩법의 도입이 측정 성능에 미치는 영향을 평가하는 실험을 수행하였다. 모의 실험을 통해 결정된 입사각을 유도하기 위한 가변 조리개를 적절하게 설계하고 이를 이미징 분광 반사계에 적용하여 시스템을 구성하였다. 다양한 시편에 대해 제안된 방법을 적용함으로써 파장 분해능이 개선된 결과를 얻을 수 있었고 측정 성능이 수치적으로 향상되는 것을 바탕으로 제안된 방법의 효용성을 확인하였다.