KR101005179B1

KR101005179B1 - 광학적 간섭을 이용한 ｏｃｄ 측정 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101005179B1
Application number: KR1020090004976A
Authority: KR
Inventors: 김대석; 유영웅; 최영진
Original assignee: (주)펨트론; 전북대학교산학협력단
Priority date: 2009-01-21
Filing date: 2009-01-21
Publication date: 2011-01-04
Also published as: KR20100085595A

Abstract

본 발명은 광학적 간섭을 이용한 OCD 측정 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 OCD 측정 방법은 (a) 백색광을 조사하는 단계와; (b) 상기 백색광을 상호 편광 방향이 수직인 TE 편광과 TM 편광 방향에 대해 45°기울어진 방향으로 선형 편광시키는 단계와; (c) 상기 선형 편광된 백색광이 상기 측정 대상물 및 기준 미러로부터 각각 반사된 측정광과 기준광이 상호 간섭되어 간섭광이 형성되는 단계와; (d) 상기 간섭광이 상기 TE 편광 성분과 상기 TM 편광 성분으로 분리되는 단계와; (e) 상기 TE 편광 성분 및 상기 TM 편광 성분이 각각 제1 스펙트로메터 및 제2 스펙트로메터에 입력되는 단계와; (f) 상기 입력된 TE 편광 성분 및 상기 입력된 TM 편광 성분으로부터 각각 TE 스펙트럼 데이터 및 TM 스펙트럼 데이터를 추출하여 상기 TE 편광 성분 및 상기 TM 편광 성분 각각에 대한 진폭 정보 및 위상 정보를 추출하는 단계와; (g) 상기 추출된 진폭 정보 및 상기 추출된 위상 정보를 RCWA(Rigorous coupled-wave analysis) 기법에 적용하여 상기 RCWA 기법 상의 진폭 비율(Ψ) 및 위상차(Δ)를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 한 번의 촬영(Single shot)으로 SE(Spectroscopic Ellipsometer) 파라미터인 Ψ 및 Δ가 동시에 획득되도록 하여 측정 속도를 향상시킬 수 있다.

Description

광학적 간섭을 이용한 ＯＣＤ 측정 방법 및 장치{OPTICAL CRITICAL DIMENSION METROLOGY METHOD AND APPARATUS USING SPECTRAL INTERFEROMETRY}

본 발명은 광학적 간섭을 이용한 OCD 측정 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 수직 입사 구조 및 사선 입사 구조 각각이 갖는 단점이 보완될 수 있도록 광학적 간섭과 분광 캐리어 주파수 개념을 도입하여 수직 입사 구조를 가지면서도 한 번의 촬영(Single shot)으로 SE 파라미터인 Ψ 및 Δ가 동시에 획득되도록 하여 측정 속도를 향상시킬 수 있는 광학적 간섭을 이용한 OCD 측정 방법 및 장치에 관한 것이다.

나노 패턴의 3D 정보 측정은 반도체 분야에서 큰 이슈가 되고 있고, 특히 집적회로(IC : Intergrated circuit) 기술의 비약적인 발전과 함께 그 중요성이 더욱 증대되고 있다.

반도체 분야는 사이즈가 100nm 이하로 내려감에 따라, 나노 패턴에 대한 3D 측정의 어려움에 직면하고 있다. 근래에는 SEMs(Cross-sectional scanning electron microscopes)와 AFMs(Atomic force microscopes)가 매우 작은 형상(Feature)에 대한 이미지의 측정이 가능하게 하고 있다.

그러나, SEMs나 AFMs 방식은 고가일 뿐만 아니라 반도체 소자에 손상을 줄 우려가 있어, 생산 라인 상에서 나노 패턴 구조를 실시간으로 모니터링하는데 적용하기에는 적합하지 않다. 또한, Top View CD-SEMs가 생산 라인에 적용되더라도, 일반적으로 CD-SEMs 정보는 패턴의 높이나 사이드 벽(Side wall)의 각도(Angle) 등의 형상 3D 데이터의 취득에는 적용할 수 없다. 근래에는 다양한 광 임계 범위(OCD : Optical critical dimension, 이하 'OCD'라 함) 계측 방식이 SEMs와 AFMs의 단점을 극복하기 위해 제안되고 있다.

한편, 전통적인 광학 이미징 기술이 빔의 파장보다 작은 형상을 측정하지 못하는 동안, OCD(또는 'scatterometry' 또는 'scatterometer'라고도 함) 계측 기술은 서브-파장의 반복적 구조의 물리적인 파라미터들을 분광 신호(Spectroscopic signature)로부터 추출하는 것을 가능하게 하고 있다. OCD 계측 기술 중, 엄격한 결합파 분석(RCWA : Rigorous coupled-wave analysis, 이하,'RCWA'라 함) 방법은 격자 구조의 표면으로부터 전자기파의 회절(또는 반사)을 설명하는데 유용하게 사용되고 있다. 이와 같은 광학적인 접근은 제조 환경에서 비파괴적(Nondestructive)이고 비침습적인(Noninvasive) 특성, 적은 비용, 작은 풋프린트(Footprint), 높은 정밀도(Accuracy) 및 강인성(Robustness) 등과 같이 다양한 이유로 그 적용에 유리한 점이 있다.

상기와 같은 OCD 계측 기술 상에서 대표적인 하드웨어 구조가 SR(Spectroscopic Reflectometric) 시스템과 SE(Spectroscopic Ellipsometric) 시스템이다. 여기서, SE 시스템은 SR 시스템보다 반복적인 나노 패턴 3D 구조의 측정에서 높은 민감도(Sensitivity)를 제공할 수 있다는 점에서 보다 유리하게 인식되고 있다.

한편, OCD 계측 기술을 이용한 나노 패턴 3D 계측 기술은 중요한 두 가지의 개선 사항을 요구하고 있다. 하나는 RCWA 방법보다 빠른 알고리즘의 개발이고, 다른 하나는 SE 파라미터인 Ψ 및 Δ의 계측 속도를 향상시키는 것이다. 빠른 알고리즘의 개발은 소프트웨어의 성능 향상과 관련되고, 계측 속도의 향상은 하드웨어의 성능 향상과 관련된다.

이 중 하드웨어의 성능의 향상을 위한 다양한 연구들 가운데, 월라스톤 프리즘(Wollaston prism)과 2개의 분광 채널(Spectroscopic channel)이 적용된 사선 입사(Oblique incidence) SE 시스템을 사용하여 실시간으로 넓은 분광 범위(Broad spectral range)에 걸쳐, p-편광 반사 강도(p-polarized reflected intensity,

)와 s-편광 반사 강도(s-polarized reflected intensity,

)를 동시에 측정하려는 시도가 있었다. 그러나, 위 방법은 많은 SE 어플리케이션에서 진폭 비율(Ψ)보다 높은 민감도(Sensitivity)를 제공하는 위상차(Δ)를 측정할 수 없는 단점이 있다.

또한, W.Yang은 하드웨어의 성능 향상과 관련하여 세 개의 반사 스펙트럼들인 R_TE, R_TM, R_Φ(Φ는 0°~90° 사이의 시스템 편광 각(polarizer angle)이다)의 취 득을 통해 SE 파라메터인 Ψ 및 Δ를 측정할 수 있는 수직 입사 분광 계측 시스템(Normal incidence spectroscopic metrology system)을 제안한 바 있다.

여기서, 수직 입사 분광 계측 시스템에서, 편광 전달 축을 격자 렌즈에 평행하거나 수직하게 정렬하는 것에 의해 획득된 R_TE, R_TM은 SE 파라미터인 tan(Ψ)을 계산하는데 사용되고, R_Φ는 SE 파라미터인 cos(Δ)를 계산하는데 사용된다. 즉, W.Yang가 제안한 수직 입사 분광 계측 시스템에서는 Ψ 및 Δ를 계산하는데 3개의 스펙트럼 데이터를 필요로 하게 되고, 이러한 세 개의 스펙트럼 데이터의 획득을 위해 세 번의 측정을 필요로 한다.

이에 본 발명은 나노 패턴 측정을 위한 접근법에 있어서 기존의 수직 입사 구조가 갖는 단점이 보완될 수 있도록 광학적 간섭과 분광 캐리어 주파수(Spectral carrier frequency) 개념을 도입하여 수직 입사 구조를 가지면서도 한 번의 촬영(Single shot)으로 SE 파라미터인 Ψ 및 Δ가 동시에 획득되도록 하여 측정 속도를 향상시킬 수 있는 광학적 간섭을 이용한 OCD 측정 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적은 본 발명에 따라, (a) 백색광을 조사하는 단계와; (b) 상기 백색광을 상호 편광 방향이 수직인 TE 편광과 TM 편광 방향에 대해 45°기울어진 방향으로 선형 편광시키는 단계와; (c) 상기 선형 편광된 백색광이 상기 측정 대상물 및 기준 미러로부터 각각 반사된 측정광과 기준광이 상호 간섭되어 간섭광이 형성되는 단계와; (d) 상기 간섭광이 상기 TE 편광 성분과 상기 TM 편광 성분으로 분리되는 단계와; (e) 상기 TE 편광 성분 및 상기 TM 편광 성분이 각각 제1 스펙트로메터 및 제2 스펙트로메터에 입력되는 단계와; (f) 상기 입력된 TE 편광 성분 및 상기 입력된 TM 편광 성분으로부터 각각 TE 스펙트럼 데이터 및 TM 스펙트럼 데이터를 추출하여 상기 TE 편광 성분 및 상기 TM 편광 성분 각각에 대한 진폭 정보 및 위상 정보를 추출하는 단계와; (g) 상기 추출된 진폭 정보 및 상기 추출된 위상 정 보를 RCWA(Rigorous coupled-wave analysis) 기법에 적용하여 상기 RCWA 기법 상의 진폭 비율(Ψ) 및 위상차(Δ)를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 간섭을 이용한 OCD 측정 방법에 의해서 달성된다.

여기서, 상기 진폭 비율(Ψ) 및 상기 위상차(Δ)는 상기 RCWA(Rigorous coupled-wave analysis) 기법에 의해 수학식

(여기서, ρ는 상기 RCWA(Rigorous coupled-wave analysis) 기법 상의 반사계수비(Reflectance coefficient ratio)이고, R_TM은 상기 TM 편광 성분의 반사계수(Reflectance coefficient)이고, R_TE는 상기 TE 편광 성분의 반사계수(Reflectance coefficient)이고, δ_TM은 상기 TM 편광 성분의 위상 천이(Phase shift)를 나타낸 것이고, δ_TE는 상기 TE 편광 성분의 위상 천이(Phase shift)를 나타낸 것이다)로 표현될 수 있다.

그리고, 상기 (c) 단계에서는 분광 캐리어 주파수(Spectral carrier frequency)가 적용되도록 상기 기준광의 광 경로와 상기 측정광의 광 경로 간의 광 경로차가 발생된 상태에서 상기 간섭광이 형성될 수 있다.

또한, 상기 (f) 단계에서 상기 TE 스펙트럼 데이터는 수학식

(여기서, I_TE는 상기 TE 스펙트럼 데이터이고, k는 파수(wave number)이고, h는 상기 기준광의 광 경로와 상기 측정광의 광 경로 간의 광 경로차에 의해 정의되는 상기 분광 캐리어 주파수(Spectral carrier frequency)이고, E_r,TE 및 E_t,TE는 각각 상기 TE 편광 성분에 대한 상기 기준광 및 상기 측정광이고, i_0,TE는 상기 TE 편광 성분에 대한 DC 항목(DC term)이고, 상기 γ_TE(k, pattern)은 상기 TE 편광 성분에 대한 가시성 진폭 함수(Visibility amplitude function)이고, Φ_TE는 상기 TE 편광 성분에 대한 토탈 위상 함수(Total phase function)이고, φ_TE는 상기 TE 편광 성분에 대한 상기 측정 대상물의 나노 패턴 형상에 종속하는 위상 함수(Phase function)이다) 로 표현되고; 상기 TM 스펙트럼 데이터는 수학식

(여기서, I_TM는 상기 TM 스펙트럼 데이터이고, E_r,TM 및 E_t,TM는 각각 상기 TM 편광 성분에 대한 상기 기준광 및 상기 측정광이고, i_0,TM는 상기 TM 편광 성분에 대한 DC 항목(DC term)이고, 상기 γ_TM(k, pattern)은 상기 TM 편광 성분에 대한 가시성 진폭 함수(Visibility amplitude function)이고, Φ_TM는 상기 TM 편광 성분에 대한 토탈 위상 함수(Total phase function)이고, φ_TM는 상기 TM 편광 성분에 대한 상기 측정 대상물의 나노 패턴 형상에 종속하는 위상 함수(Phase function)이다) 로 표현되며; 상기 (f) 단계에서의 상기 진폭 정보 및 상기 위상 정보는 상기 TE 편광 성분에 대한 상기 가시성 진폭 함수(Visibility amplitude function) γ_TE 및 상기 위상 함수(Phase function) φ_TE와 상기 TM 편광 성분에 대한 상기 가시성 진폭 함수(Visibility amplitude function) γ_TM및 상기 위상 함수(Phase function) φ_TM를 포함하며; 상기 (g) 단계에서, 상기 RCWA(Rigorous coupled-wave analysis) 기법에 의한 수학식의 R_TM, R_TE, δ_TM, 및δ_TE에는 상기 (f) 단계에서 추출된 γ_TM, γ_TE, φ_TM 및 φ_TE가 각각 대입될 수 있다.

그리고, 상기 (f) 단계는, (f1) 상기 TE 스펙트럼 데이터 및 상기 TM 스펙트럼 데이터에 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform) 알고리즘을 적용하는 단계와; (f2) 상기 (f1) 단계를 거친 데이터에 윈도윙(Windowing) 기법 및 센터링(Centering) 기법을 적용하여 상기 DC 항목을 제거하는 단계와; (f3) 상기 (f2) 단계를 거친 데이터에 역 고속 푸리에 변환(IFFT : Inverse Fast Fourier Transform) 알고리즘을 적용하여 상기 TE 편광 성분에 대한 상기 가시성 진폭 함수(Visibility amplitude function) 및 상기 위상 함수(Total phase function)와 상기 TM 편광 성분에 대한 상기 가시성 진폭 함수(Visibility amplitude function) 및 상기 위상 함수(Total phase function)를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 (c) 단계는 미켈슨 간섭계(Michelson Interferometer)에 의해 구현될 수 있다.

또한, 상기 (d) 단계는 월라스톤 프리즘(Wollaston prism)에 의해 구현될 수 있다.

한편, 상기 목적은 본 발명의 다른 실시 형태에 따라, 광학적 간섭을 이용한 OCD 측정 장치에 있어서, 제1 스펙트로메터 및 제2 스펙트로메터와; 백색광을 조사하는 광원과; 상기 광원으로부터 조사된 상기 백색광을 상호 편광 방향이 수직인 TE 편광과 TM 편광 방향에 대해 45° 기울어진 방향으로 선형 편광시키는 편광기와; 상기 선형 편광된 백색광을 측정 대상물로 향하게 하는 빔 스플리터와; 상기 선형 편광된 백색광이 상기 측정 대상물로부터 반사되어 형성된 측정광과, 상기 선형 편광된 백색광이 기준 미러로부터 반사되어 형성된 기준광이 상호 간섭되어 간섭광을 형성하게 하는 OCD 간섭계와; 상기 OCD 간섭계로부터의 상기 간섭광의 광 경로 상에 배치되어 상기 간섭광을 상기 TE 편광 성분과 상기 TM 편광 성분으로 분리하여 상기 제1 스펙트로메터 및 상기 제2 스펙트로메터로 각각 출력하는 수직 선형편광 분리기와; 상기 제1 스펙트로메터 및 상기 제2 스펙트로메터을 통해 입력된 상기 TE 편광 성분 및 상기 TM 편광 성분에 대해 상기 OCD 측정 방법의 상기 (f) 단계 및 상기 (g) 단계를 수행하여 상기 진폭 비율(Ψ) 및 상기 위상차(Δ)를 산출하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 간섭을 이용한 OCD 측정 장치에 의해서도 달성될 수 있다.

여기서, 상기 OCD 간섭계는 분광 캐리어 주파수(Spectral carrier frequency)가 적용되도록 상기 기준광의 광 경로와 상기 측정광의 광 경로 간의 광 경로차가 발생되도록 설정될 수 있다.

그리고, 상기 OCD 간섭계는 미켈슨 간섭계(Michelson Interferometer)에 의해 구현될 수 있다.

또한, 상기 수직 선형편광 분리기는 월라스톤 프리즘(Wollaston prism)에 의해 구현될 수 있다.

또한, CCD 카메라와, 상기 간섭광의 광 경로 상에 상기 빔 스플리터와 상기 월라스톤 프리즘 사이에 배치되어 상기 간섭광을 상기 윌라스톤 프리즘과 상기 CCD 카메라로 분할하여 출력하는 광 분할기와, 상기 OCD 간섭계와 교체 가능하게 마련되며, 백색광 주사 간섭법(WSI : White-light Scanning Interferometry)의 적용 가능한 WSI 간섭계를 더 포함하며; 상기 제어부는 상기 OCD 간섭계가 설치된 상태에서 상기 제1 스펙트로메터 및 상기 제2 스펙트로메터를 통해 입력된 상기 TE 편광 성분 및 상기 TM 편광 성분에 기초하여 상기 TE 편광 성분과 상기 TM 편광 성분 간의 진폭 비율(Ψ) 및 위상차(Δ)를 산출하는 OCD 모드와, 상기 WSI 간섭계가 설치된 상태에서 상기 CCD 카메라를 통해 입력되는 이미지 데이터를 상기 백색광 주사 간섭법에 적용하여 표면 형상을 측정하는 WSI 모드 중 어느 하나로 동작할 수 있 다.

본 발명에 따르면, 광학적 간섭과 분광 캐리어 주파수 개념이 도입되어 수직 입사 구조를 가지면서도 한 번의 촬영(Single shot)으로 SE 파라미터인 Ψ 및 Δ가 동시에 획득되도록 하여 측정 속도를 향상시킬 수 있는 광학적 간섭을 이용한 OCD 측정 방법 및 장치가 제공된다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 먼저, 본 발명을 설명하기에 앞서, 본 발명을 통해 얻고자 하는 진폭 비율(Ψ) 및 위상차(Δ)와 관련된 엄격한 결합파 분석(RCWA : Rigorous coupled-wave analysis, 이하,'RCWA'라 함) 방법에 대해 살펴본다.

SE(Spectroscopic Ellipsometric) 시스템은 반도체나 포토닉 크리스탈(Photonic crystal) 분야에서 나노 패턴의 3D 형상을 측정하는데 적합한 툴로 인식되고 있다. 입사광은 positive order와 negative order로 분광(diffract)되고, 0차로 분광된 광만이 시스템에 수집된다. 수집된 광은 p-편광과 s-편광 간의 위상차를 갖는 선형적으로 편광된 두 요소의 조합이다. 여기서, 전기장이 회절격자방향에 대해 평행한 방향으로 있을 때의 편광 모드를 TE 모드라 하고, 회절결자 방향에 대해 수직한 방향에 전기장이 있을 때의 편광 모드를 TM 모드라 한다.

RCWA 방법은 경계 조건(Boundary condition)을 포함하는 맥스웰 방정식(Maxwell's equations)을 사용하는 분석 알고리즘이다. 도 1은 RCWA 방법에서 일차원적인 주기적 패턴의 회절격자 형상을 도시한 도면이다. 선형적으로 편광된 전자기파는 임의의 각도인 입사각 θ로 경사지게 입사된다.

격자 주기(Grating period) L은 일반적으로 다양한 다른 굴절률을 갖는 몇 개의 영역(region)의 조합으로 표현된다. 여기서, f는 격자의 마루 영역에 의해 얻어지는 격자 주기의 필링 팩터(Filling factor)이다. 모든 구조가 입사 영역(영역 Ⅰ), 격자 또는 패턴 영역 및 출사 영역(영역 Ⅱ)으로 구분될 수 있다. 전기장은 격자 영역의 경계 조건을 이용함으로써 맥스웰 방정식으로부터 얻을 수 있다. 이러한 격자 영역(0<z<d)에서는 주기적 유전함수(Periodic dielectric function)가, [수학식 1]에서와 같이, 주기 L을 갖는 푸리에 시리즈(Fourier series)로 확장된다.

[수학식 1]

여기서, ε_h는 격자 영역에서 유전함수의 h 번째 푸리에 요소이다.

한편, TE 모드에서, 영역 Ⅰ 및 Ⅱ의 전기장은 [수학식 2]와 같이 표현될 수 있다.

[수학식 2]

여기서, E_inc,y는 입사 표준 전기장(Incident normalized electric field)이고, K_xi는 Floquet 상태로부터 결정되며 [수학식 3]에 의해 정의된다.

[수학식 3]

여기서, k₀은 2π/λ₀에 의해 결정되는 파수(Wave number)이고, λ₀는 자유공간(Free space) 상에서의 광의 파장이다. [수학식 2]에서의 R_i는 영역 Ⅰ에서 i 번째 후방 회절(반사)파(Backward diffracted (reflected) wave)의 일반화된 전기장 진폭(Normalized electric-field amplitude)이고, Ti는 영역 Ⅱ에서 i 번째 전방 회절(반사)파(Forward diffractied(reflected) wave)의 일반화된 전기장 진폭(Normalized electric-field amplitude)이다. 격자 영역에서 맥스웰 방정식을 적용하고 세 영역의 인터페이스에서 경계 조건을 매칭시키게 되면, 회절파의 진 폭(amplitude) Ri 및 Ti가 결정된다.

OCD 계측 방법에서는 , i=0, 즉 R₀만을 사용하므로 TE 모드에서 [수학식 4]의 R_TE가 R₀에 대응한다. 동일하게, TM 모드에서 [수학식 4]의 R_TM 또한 i=0인 경우를 사용하여 얻을 수 있다. 이와 같은 두 개의 반사계수(Reflection coefficient)인 R_TE및 R_TM은 두 개의 SE 파라미터인 Ψ, Δ와 [수학식 4]와 같이 표현될 수 있다.

[수학식 4]

여기서, δ_TE 및 δ_TM은 TE 편광 모드 및 TM 편광 모드 각각의 위상 천이(phase shift)이다. 또한, tanΨ는 TE 편광 모드 및 TM 편광 모드 간의 진폭 비율(amplitude ratio)로 부터 얻을 수 있다. 그리고, TE 편광 모드와 TM 편광 모드 간의 위상차(phase difference) Δ는 δ_TE 및 δ_TM 간의 차이에 의해 얻을 수 있다.

이하에서는 상기와 같은 RCWA 방법에 의해 정의된 [수학식 4]에서 최종적으로 얻고자 하는 Ψ 및 Δ을 산출하기 위해, δ_TE 및 δ_TM, R_TE 및 R_TM을 획득하기 위한 본 발명에 따른 OCD 측정 방법 및 장치에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 OCD 측정 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 OCD 측정 장치는 제1 스펙트로메터(16)(Spectrometer) 및 제2 스펙트로메터(17), 광원(10), 편광기(12), 빔 스플리터(13)(Beam splitter), OCD 간섭계(14), 수직 선형편광 분리기(15) 및 제어부를 포함한다.

광원(10)은 백색광을 조사한다. 여기서, 광원(10)은 백색광을 출광하는 다양한 형태로 마련될 수 있으며, 광원(10)으로부터 조사된 백색광은 광 경로 상에 배치된 볼록렌즈(11)를 통과하면서 평행광이 된다.

볼록렌즈(11)를 통과한 백색광은 빔 스플리터(13)와 볼록렌즈(11) 사이에 배치된 편광기(12)를 통과하게 되는데, 이 때 편광기(12)를 통과한 백색광은 상호 편광 방향이 수직인 p-편광과 s-편광 두 개의 성분에 대해 45° 기울어진 방향을 갖는 선형편광을 갖게 된다. 여기서, p-편광과 s-편광 중 측정 대상물(100)에 형성된 격자 패턴의 라인 방향과 수평인 편광을 TE 편광이고, 격자 패턴의 라인 방향과 수직인 편광을 TM 편광이라 하는데, 본 발명에서는 p-편광이 TM 편광이고, s-편광이 TE 편광이 된다. 그리고, 편광기(12)를 통과한 백색광은 빔 스플리터(13)에 입사되고, 빔 스플리터(13)로부터 OCD 간섭계(14) 방향으로 반사되어 빔 스플리터(13)로부터 출광된다.

OCD 간섭계(14)는 빔 스플리터(13)와 측정 대상물(100) 사이의 광 경로 상에 배치된다. 여기서, OCD 간섭계(14)는 편광기(12)로부터 출광되어 측정 대상물(100)로부터 반사되어 형성된 측정광과, 편광기(12)로부터 출광되어 기준 미러(14c)로부터 반사되어 형성된 기준광이 상호 간섭되어 간섭광을 형성하게 한다.

본 발명에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, OCD 간섭계(14)로 미켈슨 간섭계(Michelson Interferometer) 타입이 적용되는 것을 예로 하고 있으며, Mach-zehnder 간섭계도 적용 가능함은 물론이다.

도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 빔 스플리터(13)로부터 출광된 백색광은 아이리스(14b)(Iris)를 통과한 후, 빔 스플리터(14a)로 입사된다. 여기서, OCD 간섭계(14)의 빔 스플리터(14a)는 입사된 백색광의 일부는 기준 미러(14c)로 반사시키고, 나머지 일부는 측정 대상물(100)로 투과시킨다. 그리고, 측정 대상물(100)의 표면으로부터 반사된 측정광과 기준 미러(14c)로부터 반사된 기준광은 빔 스플리터(14a)로 입사되어 상호 간섭됨으로써, 간섭광을 형성하여 OCD 간섭계(14)의 상부에 배치된 빔 스플리터(13) 방향으로 출광된다. 여기서, 본 발명에 따른 OCD 간섭계(14)에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 광학적 캐리어 주파수(Spectral carrier frequence, h) 개념이 적용되는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다. OCD 간섭계(14)로부터 출광된 간섭광은 빔 스플리터(13)를 거쳐 수직 선형편광 분리기(15)로 향하게 된다.

수직 선형편광 분리기(15)는 OCD 간섭계(14)로부터의 간섭광의 광 경로 상에 배치되는데, 간섭광을 상호 편광 방향이 수직인 TE 편광 성분과 TM 편광 성분으로 분리한다. 여기서, TE 편광 성분과 TM 편광 성분의 수직 선형 편광이 각각 간섭광을 형성하게 되며, 이를 수직 선형편광 분리기(15)가 TE 편광 성분과 TM 편광 성분으로 분리하게 된다. 수직 선형편광 분리기(15)에 의해 분리된 TE 편광 성분 및 TM 편광 성분은 각각 제1 스펙트로메터(16) 및 제2 스펙트로메터(17)로 입력된다. 제1 스펙트로메터(16) 및 제2 스펙트로메터(17)의 전방에는 TE 편광 성분 및 TM 편광 성분을 각각 제1 스펙트로메터(16) 및 제2 스펙트로메터(17) 방향으로 집광시키는 집광렌즈(16a,16b)이다.

여기서, 본 발명에서는 수직 선형편광 분리기(15)가 월라스톤 프리즘(Wollaston prism)으로 마련되는 것을 일 예로 하며, 이외에도 편광 빔 스플리터(13)(Polarizing beam splitter)가 사용 가능함은 물론이다.

제어부는 제1 스펙트로메터(16) 및 상기 제2 스펙트로메터(17)을 통해 각각 입력된 TE 편광 성분 및 TM 편광 성분으로부터 TE 스펙트럼 데이터 및 TM 스펙트럼 데이터를 추출한다. 그리고, 제어부는 TE 편광 성분 및 TM 편광 성분 각각에 대한 진폭 정보 및 위상 정보를 산출한다.

이하에서는 제어부가 TE 편광 성분 및 TM 편광 성분으로부터 TE 스펙트럼 데이터 및 TM 스펙트럼 데이터를 추출하여, TE 편광 성분 및 TM 편광 성분 각각에 대한 진폭 정보 및 위상 정보를 산출하는 방법에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 상술한 OCD 간섭계(14)에 도입된 광학적 캐리어 주파수에 대해 설명하면, 측정 대상물(100)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 가상의 기준면과 h 만큼 거리차를 갖는다. 여기서, h는 기준광의 광 경로와 측정광의 광 경로 간의 광 경로차(OPD : Optical Path Difference)로 정의될 수 있으며, 단위는 거리 단위인 미터(m)가 사용된다.

이 때, h가 '0'이 될 때에는 광학적 캐리어 주파수가 0이 되므로, 광학적 캐리어 주파수의 적용을 위해 h가 일정한 값을 갖도록 OCD 간섭계(14)를 설정한다. 본 발명에서는 대략 10 ~ 20㎛ 정도의 h를 갖도록 OCD 간섭계(14)를 설정하는 것을 예로 한다.

상기와 같은 광학적 캐리어 주파수 개념의 도입으로 인해, 제1 스펙트로메터(16) 및 제2 스펙트로메터(17)를 통해 입력된 TE 편광 성분 및 TM 편광 성분에 대한 TE 스펙트럼 데이터 및 TM 스펙트럼 데이터는 각각 [수학식 5] 및 [수학식 6]과 같이 표현될 수 있다.

[수학식 5]

[수학식 6]

[수학식 5] 및 [수학식 6]에서, I_TE 및 I_TM은 각각 TE 스펙트럼 데이터 및 TM 스펙트럼 데이터이고, k는 파수(wave number)이다. h는 상술한 바와 같이, 분광 캐리어 주파수이고, E_r,TE 및 E_t,TE는 각각 TE 편광 성분에 대한 기준광 및 측정광이며, E_r,TM 및 E_t,TM는 각각 TM 편광 성분에 대한 기준광 및 측정광이다. 그리고, i_0,TE 및 i_0,TM은 TE 편광 성분 및 TM 편광 성분에 대한 DC 항목(DC term)이고, γ_TE(k, pattern) 및 γ_TM(k, pattern)은 각각 TE 편광 성분 및 TM 편광 성분에 대한 가시성 진폭 함수(Visibility amplitude function)이다. 그리고, Φ_TE 및 Φ_TM은 각각 TE 편광 성분 및 TM 편광 성분에 대한 토탈 위상 함수(Total phase function)이고, φ_TE는 및 φ_TM은 각각 TE 편광 성분 및 TM 편광 성분에 대한 측정 대상물(100)의 격자 패턴 형상에 종속하는 위상 함수(Phase function)이다.

도 4는 샘플 패턴에 대한 측정 결과로 얻어진 TE 스펙트럼 데이터 및 TM 스펙트럼 데이터를 도시한 도면이다. 여기서, 도 4에 도시된 그래프는 격자 간격, 필-팩터(Fill factor) 및 높이(Hight)가 각각, 1000nm, 0.5, 55nm 인 격자 패턴을 갖는 측정 대상물(100)로부터 얻은 TE 스펙트럼 데이터 및 TM 스펙트럼 데이터를 도시하고 있다.

이하에서는, 도 4에 도시된 바와 같은 TE 스펙트럼 데이터 및 TM 스펙트럼 데이터를 이용하여 TE 편광 성분 및 TM 편광 성분 각각에 대한 진폭 정보 및 위상 정보를 산출하는 과정에 대해 설명한다.

먼저, TE 스펙트럼 데이터 및 TM 스펙트럼 데이터에 대해 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform) 알고리즘을 적용한다. 도 5는 TE 스펙트럼 데이터 및 TM 스펙트럼 데이터에 대해 고속 푸리에 변환 알고리즘을 적용하여 얻은 분광 주파수 영역(Spectral frequency domain)에서의 진폭(amplitude) 데이터를 도시한 도면이다.

그런 다음, 윈도윙(Windowing) 기법을 적용하여 오브젝트 항목(Object term) 만을 선택하고, 주파수 영역에서 오브젝트 피크(Object peak)를 주파수가 0인 영역으로 센터링(Centering)함으로써, 컨쥬게이트 항목(Conjugate term)을 포함하는 DC 항목(DC term)을 제거한다.

그런 다음, 역 고속 푸리에 변환(IFFT : Inverse Fast Fourier Transform) 알고리즘을 적용하여 TE 편광 성분에 대한 가시성 진폭 함수(Visibility amplitude function) γ_TE 및 위상 함수(Phase function) φ_TE와 TM 편광 성분에 대한 가시성 진폭 함수(Visibility amplitude function) γ_TM및 위상 함수(Phase function) φ_TM을 추출한다.

이와 같은 과정에서 추출된 γ_TM 및 γ_TE가 원하는 진폭 정보가 되고, φ_TM 및 φ_TE가 원하는 위상 정보가 된다. 여기서, γ_TM 및 γ_TE은 간섭 무늬의 가시성(Visibility)을 의미하는 것으로, [수학식 7]과 같이 표현될 수 있다. 즉, 가시성 진폭 함수는 기준광의 반사계수의 절대값과 측정광의 반사 계수의 절대값의 곱으로 표현된다.

[수학식 7]

또한, φ_TM 및 φ_TE는 측정광의 위상 천이와 기준광의 위상 천이 간의 차이를 의미하며, 이는 [수학식 8]과 같이 표현될 수 있다.

[수학식 8]

여기서, 도 6은 TE 편광 성분에 대한 γ_TE 및 φ_TE를 각각 도시한 그래프이고, 도 7은 TM 편광 성분에 대한 γ_TM 및 φ_TM을 각각 도시한 그래프이다.

상기와 같은 과정을 통해 추출된 γ_TM, γ_TE, φ_TM 및 φ_TE를 [수학식 4]의 R_TM, R_TE, δ_TM, 및δ_TE에 대입하게 되면, 최종적으로 SE 파라미터인 진폭 비율(Ψ) 및 위상차(Δ)를 얻을 수 있게 된다.

여기서, 분광 캐리어 주파수(h)는 [수학식 5] 및 [수학식 6]에서 2kh 항목에 반영되는데 위상차(Δ)를 계산할 때 소거되기 때문에 본 발명에서 정확한 h값의 측정은 불필요하게 된다.

도 8은 상기와 같은 과정을 통해 산출된 진폭 비율(Ψ) 및 위상차(Δ)의 그래프를 각각 도시한 도면이다. 도 8에서 실선으로 표시된 그래프는 기존의 RCWA 방법을 이용하여 산출된 진폭 비율(Ψ) 및 위상차(Δ)를 나타낸 것이고, 점선으로 표시된 그래프가 본 발명에 따른 OCD 측정 방법을 통해 산출된 진폭 비율(Ψ) 및 위상차(Δ)를 나타낸 것이다. 도 8을 통해 본 발명에 따른 OCD 측정 방법을 통해 기존의 RCWA 방법과 거의 동일한 결과가 도출되는 것을 알 수 있다.

상기와 같은 구성을 통해, 본 발명은 한 번의 촬영(Single shot)으로 SE 파라미터인 Ψ 및 Δ를 동시에 측정할 수 있게 된다. 보다 구체적으로 설명하면, 수직 입사 구조를 적용함으로써 기존의 사선 입사 구조가 갖는 구조의 복잡성이 개선되고, OCD 간섭계(14)를 통한 광학적 간섭을 이용하여 위상 정보의 추출이 가능하게 되고, 이에 더하여 분광 캐리어 주파수 개념 및 한 쌍의 스펙트로메터의 적용을 통해 한 번의 측정(Single shot)으로 SE 파라미터인 Ψ 및 Δ를 동시에 얻을 수 있게 된다.

이하에서는 도 9 및 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 OCD 측정 장치의 다른 실시 형태에 대해 설명한다. 여기서, 도 9 및 도 10에 도시된 OCD 측정 장치는 상술한 바와 같은 OCD 계측과 함께 백색광 주사 간섭법(WSI : White-light Scanning Interferometry)에 따른 표면 형상 측정이 가능한 형태로 마련된다. 즉, 도 2에 도시된 구성에 더하여, CCD 카메라(32), 광 분할기(30), WSI 간섭계(20)를 더 포함할 수 있다.

WSI 간섭계(20)는 OCD 간섭계(14)와 교체 가능하게 마련되며, 백색광 주사 간섭법의 적용이 가능한 형태로 마련된다. 도 9에는 OCD 간섭계(14)가 적용된 예를 도시한 도면이고, 도 10은 OCD 간섭계(14)가 제거되고 WSI 간섭계(20)가 적용된 예를 도시한 도면이다. 여기서, WSI 간섭계(20)와 OCD 간섭계(14)는 각각 백색광 주사 간섭법 및 OCD 계측에 적합한 배율의 간섭계가 적용되며 통상 OCD 계측을 위한 OCD 간섭계(14)의 배율이 WSI 간섭계(20)의 배율보다 낮다.

광 분할기(30)는 간섭광의 광 경로 상에서 빔 스플리터(13)와 윌라스톤 프리 즘 사이에 배치된다. 그리고, 간섭광을 윌라스톤 프리즘과 CCD 카메라(32)로 분할하여 출력한다.

상기와 같은 구성에 맞추어, 제어부는 OCD 계측을 위한 OCD 모드와, 백색광 주사 간섭법의 적용을 위한 WSI 모드 중 어느 하나로 동작한다.

보다 구체적으로 설명하면, OCD 모드로 동작시키고자 하는 경우에는 OCD 간섭계(14)가 설치된 상태에서 측정한다. 이 때, 제어부는 제1 스펙트로메터(16) 및 제2 스펙트로메터(17)를 통해 입력된 TE 편광 성분 및 TM 편광 성분에 기초하여, 상술한 바와 같은 과정을 통해 TE 편광 성분과 TM 편광 성분 간의 진폭 비율(Ψ) 및 위상차(Δ)를 산출한다. OCD 모드에서도 광 분할기(30)에 의해 간섭광이 CCD 카메라(32) 측으로 전달되는데, OCD 모드의 경우 제어부가 CCD 카메라(32)를 작동시키지 않는다.

반면, WSI 모드로 동작시키고자 하는 경우에는 WSI 간섭계(20)가 설치된 상태에서 측정한다. 이 때, 제어부는 CCD 카메라(32)를 통해 입력되는 이미지 데이터를 백색광 주사 간섭법에 적용하여 표면 형상을 측정하게 된다. WSI 모드에서도 광 분할기(30)에 의해 간섭광이 윌라스톤 프리즘 측으로 출광되어 제1 스펙트로메터(16) 및 제2 스펙트로메터(17)에 전달되는데, WSI 모드의 경우 제어부가 제1 스펙트로메터(16) 및 제2 스펙트로메터(17)를 작동시키지 않게 된다. 여기서, 백색광 주사 간섭법에 의한 표면 형상 측정 방법은 기 공지된 기술인 바 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기와 같은 구성을 통해, 하나의 측정 장비에서 간섭계의 교체 만으로 OCD 계측 및 백색광 주사 간섭법에 따른 표혐 형상 측정이 가능하게 된다. 도 9 및 도 10의 미설명 참조번호 31은 CCD 카메라(32)로 간섭광을 집광시키는 집광렌즈이고, 도 10의 미설명 참조번호 20a, 20b 및 20c는 WSI 간섭계(20)를 구성하는 빔 스플리터, 렌즈 및 반사 미러이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 기존의 RCAW 기법을 설명하기 위한 도면이고,

도 2는 본 발명에 따른 광학적 간섭을 이용한 OCD 측장 장치의 구성을 도시한 도면이고,

도 3은 본 발명에 따른 OCD 측정 방법에서 분광 캐리어 주파수의 개념을 설명하기 위한 도면이고,

도 4 내지 도 8은 본 발명에 따른 OCD 측정 방법을 설명하기 위한 그래프이고,

도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 OCD 측정장치의 구성을 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 광원 12 : 편광기

13 : 빔 스플리터 14 : OCD 간섭계

15 : 수직 선형편광 분리기 16 : 제1 스펙트로메터

17 : 제2 스펙트로메터

Claims

(a) 백색광을 조사하는 단계와;

(b) 상기 백색광을 상호 편광 방향이 수직인 TE 편광과 TM 편광 방향에 대해 45° 기울어진 방향으로 선형 편광시키는 단계와;

(c) 상기 선형 편광된 백색광이 상기 측정 대상물 및 기준 미러로부터 각각 반사된 측정광과 기준광이 상호 간섭되어 간섭광이 형성되는 단계와;

(d) 상기 간섭광이 상기 TE 편광 성분과 상기 TM 편광 성분으로 분리되는 단계와;

(e) 상기 TE 편광 성분 및 상기 TM 편광 성분이 각각 제1 스펙트로메터 및 제2 스펙트로메터에 입력되는 단계와;

(f) 상기 입력된 TE 편광 성분 및 상기 입력된 TM 편광 성분으로부터 각각 TE 스펙트럼 데이터 및 TM 스펙트럼 데이터를 추출하여 상기 TE 편광 성분 및 상기 TM 편광 성분 각각에 대한 진폭 정보 및 위상 정보를 추출하는 단계와;

(g) 상기 추출된 진폭 정보 및 상기 추출된 위상 정보를 RCWA(Rigorous coupled-wave analysis) 기법에 적용하여 상기 RCWA 기법 상의 진폭 비율(Ψ) 및 위상차(Δ)를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 간섭을 이용한 OCD 측정 방법.
제1항에 있어서,

상기 진폭 비율(Ψ) 및 상기 위상차(Δ)는 상기 RCWA(Rigorous coupled-wave analysis) 기법에 의해 수학식

(여기서, ρ는 상기 RCWA(Rigorous coupled-wave analysis) 기법 상의 반사계수비(Reflectance coefficient ratio)이고, R_TM은 상기 TM 편광 성분의 반사계수(Reflectance coefficient)이고, R_TE는 상기 TE 편광 성분의 반사계수(Reflectance coefficient)이고, δ_TM은 상기 TM 편광 성분의 위상 천이(Phase shift)를 나타낸 것이고, δ_TE는 상기 TE 편광 성분의 위상 천이(Phase shift)를 나타낸 것이다)로 표현되는 것을 특징으로 하는 광학적 간섭을 이용한 OCD 측정 방법.
제2항에 있어서,

상기 (c) 단계에서는 분광 캐리어 주파수(Spectral carrier frequency)가 적용되도록 상기 기준광의 광 경로와 상기 측정광의 광 경로 간의 광 경로차가 발생된 상태에서 상기 간섭광이 형성되는 것을 특징으로 하는 광학적 간섭을 이용한 OCD 측정 방법.
제3항에 있어서,

상기 (f) 단계에서

상기 TE 스펙트럼 데이터는 수학식

(여기서, I_TE는 상기 TE 스펙트럼 데이터이고, k는 파수(wave number)이고, h는 상기 기준광의 광 경로와 상기 측정광의 광 경로 간의 광 경로차에 의해 정의되는 상기 분광 캐리어 주파수(Spectral carrier frequency)이고, E_r,TE 및 E_t,TE는 각각 상기 TE 편광 성분에 대한 상기 기준광 및 상기 측정광이고, i_0,TE는 상기 TE 편광 성분에 대한 DC 항목(DC term)이고, 상기 γ_TE(k, pattern)은 상기 TE 편광 성분에 대한 가시성 진폭 함수(Visibility amplitude function)이고, Φ_TE는 상기 TE 편광 성분에 대한 토탈 위상 함수(Total phase function)이고, φ_TE는 상기 TE 편광 성분에 대한 상기 측정 대상물의 나노 패턴 형상에 종속하는 위상 함수(Phase function)이다) 로 표현되고;

상기 TM 스펙트럼 데이터는 수학식

(여기서, I_TM는 상기 TM 스펙트럼 데이터이고, E_r,TM 및 E_t,TM는 각각 상기 TM 편광 성분에 대한 상기 기준광 및 상기 측정광이고, i_0,TM는 상기 TM 편광 성분에 대한 DC 항목(DC term)이고, 상기 γ_TM(k, pattern)은 상기 TM 편광 성분에 대한 가시성 진폭 함수(Visibility amplitude function)이고, Φ_TM는 상기 TM 편광 성분에 대한 토탈 위상 함수(Total phase function)이고, φ_TM는 상기 TM 편광 성분에 대한 상기 측정 대상물의 나노 패턴 형상에 종속하는 위상 함수(Phase function)이다) 로 표현되며;

상기 (f) 단계에서의 상기 진폭 정보 및 상기 위상 정보는 상기 TE 편광 성분에 대한 상기 가시성 진폭 함수(Visibility amplitude function) γ_TE 및 상기 위상 함수(Phase function) φ_TE와 상기 TM 편광 성분에 대한 상기 가시성 진폭 함수(Visibility amplitude function) γ_TM및 상기 위상 함수(Phase function) φ_TM를 포함하며;

상기 (g) 단계에서, 상기 RCWA(Rigorous coupled-wave analysis) 기법에 의 한 수학식의 R_TM, R_TE, δ_TM, 및δ_TE에는 상기 (f) 단계에서 추출된 γ_TM, γ_TE, φ_TM 및 φ_TE가 각각 대입되는 것을 특징으로 하는 광학적 간섭을 이용한 OCD 측정 방법.
제4항에 있어서,

상기 (f) 단계는,

(f1) 상기 TE 스펙트럼 데이터 및 상기 TM 스펙트럼 데이터에 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform) 알고리즘을 적용하는 단계와;

(f2) 상기 (f1) 단계를 거친 데이터에 윈도윙(Windowing) 기법 및 센터링(Centering) 기법을 적용하여 상기 DC 항목을 제거하는 단계와;

(f3) 상기 (f2) 단계를 거친 데이터에 역 고속 푸리에 변환(IFFT : Inverse Fast Fourier Transform) 알고리즘을 적용하여 상기 TE 편광 성분에 대한 상기 가시성 진폭 함수(Visibility amplitude function) 및 상기 위상 함수(Total phase function)와 상기 TM 편광 성분에 대한 상기 가시성 진폭 함수(Visibility amplitude function) 및 상기 위상 함수(Total phase function)를 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 간섭을 이용한 OCD 측정 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 (c) 단계는 미켈슨 간섭계(Michelson Interferometer)에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 광학적 간섭을 이용한 OCD 측정 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 (d) 단계는 월라스톤 프리즘(Wollaston prism)에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 광학적 간섭을 이용한 OCD 측정 방법.
광학적 간섭을 이용한 OCD 측정 장치에 있어서,

제1 스펙트로메터 및 제2 스펙트로메터와;

백색광을 조사하는 광원과;

상기 광원으로부터 조사된 상기 백색광을 상호 편광 방향이 수직인 TE 편광과 TM 편광 방향에 대해 45° 기울어진 방향으로 선형 편광시키는 편광기와;

상기 선형 편광된 백색광을 측정 대상물로 향하게 하는 빔 스플리터와;

상기 선형 편광된 백색광이 상기 측정 대상물로부터 반사되어 형성된 측정광과, 상기 선형 편광된 백색광이 기준 미러로부터 반사되어 형성된 기준광이 상호 간섭되어 간섭광을 형성하게 하는 OCD 간섭계와;

상기 OCD 간섭계로부터의 상기 간섭광의 광 경로 상에 배치되어 상기 간섭광을 상기 TE 편광 성분과 상기 TM 편광 성분으로 분리하여 상기 제1 스펙트로메터 및 상기 제2 스펙트로메터로 각각 출력하는 수직 선형편광 분리기와;

상기 제1 스펙트로메터 및 상기 제2 스펙트로메터을 통해 입력된 상기 TE 편광 성분 및 상기 TM 편광 성분에 대해 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 OCD 측정 방법의 상기 (f) 단계 및 상기 (g) 단계를 수행하여 상기 진폭 비율(Ψ) 및 상기 위상차(Δ)를 산출하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 간섭을 이용한 OCD 측정 장치.
제8항에 있어서,

상기 OCD 간섭계는 분광 캐리어 주파수(Spectral carrier frequency)가 적용되도록 상기 기준광의 광 경로와 상기 측정광의 광 경로 간의 광 경로차가 발생되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 광학적 간섭을 이용한 OCD 측정 장치.
제9항에 있어서,

상기 OCD 간섭계는 미켈슨 간섭계(Michelson Interferometer)에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 광학적 간섭을 이용한 OCD 측정 장치.
제9항에 있어서,

상기 수직 선형편광 분리기는 월라스톤 프리즘(Wollaston prism)에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 광학적 간섭을 이용한 OCD 측정 장치.
제9항에 있어서,

CCD 카메라와,

상기 간섭광의 광 경로 상에 상기 빔 스플리터와 상기 월라스톤 프리즘 사이에 배치되어 상기 간섭광을 상기 윌라스톤 프리즘과 상기 CCD 카메라로 분할하여 출력하는 광 분할기와,

상기 OCD 간섭계와 교체 가능하게 마련되며, 백색광 주사 간섭법(WSI : White-light Scanning Interferometry)의 적용 가능한 WSI 간섭계를 더 포함하며;

상기 제어부는 상기 OCD 간섭계가 설치된 상태에서 상기 제1 스펙트로메터 및 상기 제2 스펙트로메터를 통해 입력된 상기 TE 편광 성분 및 상기 TM 편광 성분에 기초하여 상기 TE 편광 성분과 상기 TM 편광 성분 간의 진폭 비율(Ψ) 및 위상차(Δ)를 산출하는 OCD 모드와, 상기 WSI 간섭계가 설치된 상태에서 상기 CCD 카메라를 통해 입력되는 이미지 데이터를 상기 백색광 주사 간섭법에 적용하여 표면 형상을 측정하는 WSI 모드 중 어느 하나로 동작하는 것을 특징으로 하는 광학적 간섭을 이용한 OCD 측정 장치.