KR101735318B1 - 고속 이미징 타원해석기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이미징 타원 해석기에 관한 것으로, 단색광원으로부터 방출된 빛을 통과시켜 원편광시키는 원형편광기, 상기 원편광된 빛을 반사시켜 편광상태를 변화시키는 시편, 상기 편광상태가 변화된 빛을 확대 또는 축소시키는 이미징 광학계, 상기 확대 또는 축소된 빛을 원형편광성분으로 나누는 원형편광분석기, 및 상기 빛의 원형편광성분의 밝기 분포를 밝기 상으로 나타내는 이차원 어레이 검출기를 포함하고, 상기 빛의 원형편광성분이 나뉜 제1 원형편광성분 및 제2 원형편광성분의 전기장의 회전방향을 서로 반대로 하여 상기 타원해석기 상을 구함으로써, 편광대상을 회전시키며 측정을 하는 것보다 측정속도를 높임으로써, 빠르게 타원해석기 상을 구할 수 있다.

Description

고속 이미징 타원해석기 {High speed imaging ellipsometer}
본 발명은 이미징 타원해석기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 원편광 광학계를 이용하여 이미징 타원 해석을 구현하는 이미징 타원해석기에 관한 것이다.
일반 타원해석기는 편광된 빛을 시편에 사입사시킬 때 발생되는 편광의 변화를 분석기와 검출기를 통하여 타원해석기 변수, {delta, psi} (Δ, Ψ)를 측정하고 그 값을 분석하여 시편의 한 지점에서의 광특성이나 두께 등을 찾아내는 장비이다. 그런데 시편상의 미세 영역에서 광특성이나 두께 등의 분포가 있고 이를 동시에 측정하고자 할 경우에는 공간해상도가 있는 타원해석기가 필요하게 된다. 즉, 타원해석기에 현미경 등의 이미징 광학계를 도입하고 이차원 어레이 검출기를 사용함으로써 타원해석기 변수의 이차원 상을 측정할 수 있는데 이를 이미징 타원해석기(imaging ellipsometer)라고 한다.
종래 기술로 두 가지를 들 수 있는데 'null 방식‘ 과 ’일반 타원해석기 방식‘이다. ’null 방식’의 경우, 편광부품들의 특정 위치각 조합에서 시편으로부터 반사된 빛을 소광(null)시킬 수 있는데, 이 때의 위치각들로부터 시편이 가진 광특성이나 박막두께 등을 분석해 낼 수 있다. 하지만, 이 방식을 이미징 타원해석기에 적용할 경우, 시편에 광특성이나 박막두께의 분포를 측정하므로 특정 위치각 조합에서 소광조건이 맞는 일부 영역에서만 소광이 된다. 즉, null 방식으로 측정한 상(image)에는 소광된 정도에 따른 밝기 분포가 나타난다. 즉, 측정한 영역에 광특성이나 박막두께가 균질하지 않고 분포가 있다는 것을 보여주게 되며 각 부분에 있어 광특성이나 두께가 얼마인지를 분석해 내기 위해서는 상(image)에 나타난 모든 영역을 차례로 소광을 시켜야 하는데 이는 매우 어렵다.
반면, 일반 타원해석기 방식은 편광부품을 회전시키면서 측정한 수십개의 상들을 처리하여 궁극적으로 두 개의 타원해석기 변수, {delta, psi} 로 된 상을 얻게 된다. 이 변수값을 분석하면 광특성이나 두께값을 보여주는 상으로 변환을 할 수 있는 이점은 있어나 측정 속도는 매우 느리다.
이 두 가지 방식은 두 가지의 큰 단점이 있다. 첫째, 편광부품을 회전시키면서 매번 십수회 내지는 수십회의 측정을 해야 원하는 상(image)이 나오므로 측정속도가 느리다는 단점이 있다. 둘째, 광특성이나 박막두께 등을 분석해 내기 위해서는 시편표면에 대한 정확한 편광부품의 위치각을 찾아내야 하는데, 이 위치각의 기준점을 찾는 선행측정과정을 calibration라고 하는데 복잡할 뿐만 아니라 상당한 시간을 소요한다.
한국공개특허 "광자기. 타원 분광기(특1999-009974)"
본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 측정속도가 빠르고 calibration 과정이 필요없는 이미징 타원해석기의 제공이다. 이를 위하여 원편광 광학계를 이용하여 이미징 타원 해석을 구현하는 이미징 타원해석기를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 측정속도가 빠르고 calibration 과정이 필요없는 이미징 타원해석방법의 제공이다. 이를 위하여 원편광 광학계를 이용하여 이미징 타원 해석을 구현하는 이미징 타원해석방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 첫 번째 과제를 해결하기 위하여, 이미징 타원 해석기에 있어서, 단색광원으로부터 방출된 빛을 통과시켜 원편광시키는 원형편광기; 상기 원편광된 빛을 반사시켜 편광상태를 변화시키는 시편; 상기 편광상태가 변화된 빛을 확대 또는 축소시키는 이미징 광학계; 상기 확대 또는 축소된 빛을 원형편광성분으로 나누는 원형편광분석기; 및 상기 빛의 원형편광성분의 밝기 분포를 밝기 상으로 나타내는 이차원 어레이 검출기를 포함하고, 상기 빛의 원형편광성분이 나뉜 제1 원형편광성분 및 제2 원형편광성분의 전기장의 회전방향을 서로 반대로 하여 상기 타원해석기 상을 구함으로써, 편광대상을 회전시키며 측정을 하는 것보다 측정속도를 높이는 이미징 타원 해석기를 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 원형편광기 및 상기 원형편광분석기를 조절하여 상기 이차원 어레이 검출기에 나타나는 제 1 원형편광성분 및 상기 제 1 원형편광성분과 전기장의 회전방향이 반대인 제 2 원형편광성분의 밝기 상을 이용하여 편광대상에 대한 해석을 수행하는 것을 특징으로 하는 이미징 타원 해석기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 원형편광기는, 선편광기 및 사분파장 지연판 순서로 구성되고, 상기 원형편광분석기는, 사분파장 지연판 및 선편광기의 순서로 구성될 수 있고, 상기 원형편광기 및 상기 원형편광분석기의 선편광기 또는 사분파장 지연판 중 하나를 90도 회전시켜 상기 제 1 원형편광성분 및 상기 제 2 원형편광성분의 밝기 상을 상기 이차원 어레이 검출기에 나타낼 수 있으며, 상기 제 1 원형편광성분 및 상기 제 2 원형편광성분을 이용하여 편광대상의 두께 분포를 나타내는 두께 상을 생성하는 것을 특징으로 하는 이미징 타원 해석기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 단색광원으로부터 방출된 빛을 통과시켜 원편광시키는 원형편광기; 상기 원편광된 빛을 반사시켜 편광상태를 변화시키는 시편; 상기 편광상태가 변화된 빛을 확대 또는 축소시키는 이미징 광학계; 상기 확대 또는 축소된 빛을 두 개의 원형편광성분으로 나누는 원형편광분석기; 및 상기 빛의 원형편광성분의 제 1 원형편광성분 및 제 2 원형편광성분의 밝기 분포를 밝기 상으로 나타내는 두 개의 이차원 어레이 검출기를 포함하여 편광대상의 회전을 생략하고, 상기 원형편광분석기는 프리즘 선편광기를 포함하며, 상기 제 2 원형편광성분은 상기 제 1 원형편광성분과 전기장의 회전방향을 반대로 하여 상기 타원해석기 상을 구함으로써, 편광대상을 회전시키며 측정을 하는 것보다 측정속도를 높이는 것을 특징으로 하는 이미징 타원 해석기일 수 있다.
본 발명은 상기 두 번째 과제를 해결하기 위하여, 이미징 타원 해석방법에 있어서, 원형편광기를 통해 단색광원으로부터 방출된 빛을 통과시켜 원편광시키는 단계; 시편을 통해 상기 원편광된 빛을 반사시켜 편광상태를 변화시키는 단계; 이미징 광학계를 통해 상기 편광상태가 변화된 빛을 확대 또는 축소시키는 단계; 및 원형편광분석기를 통해 상기 확대 또는 축소된 빛을 원형편광성분으로 나누어 밝기 분포를 이차원 어레이 검출기에 밝기 상으로 나타내는 단계를 포함하고, 상기 빛의 원형편광성분이 나뉜 제1 원형편광성분 및 제2 원형편광성분의 전기장의 회전방향을 서로 반대로 하여 이미징 타원해석기 상을 구함으로써, 편광대상을 회전시키며 측정을 하는 것보다 측정속도를 높이는 것을 특징으로 하는 이미징 타원 해석방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 원형편광기는, 선편광기 및 사분파장 지연판 순서로 구성되고, 상기 원형편광분석기는, 사분파장 지연판 및 선편광기의 순서로 구성되며, 상기 밝기 분포를 이차원 어레이 검출기에 밝기 상으로 나타내는 단계는, 상기 확대 또는 축소된 빛으로부터 제 1 원형편광성분의 밝기 상을 상기 이차원 어레이 검출기에 나타내는 단계; 및 상기 원형편광기 및 상기 원형편광분석기의 선편광기 또는 사분파장 지연판 중 하나를 90도 회전시켜 상기 제 1 원형편광성분과 전기장의 회전방향이 반대인 제 2 원형편광성분의 밝기 상을 상기 이차원 어레이 검출기에 나타내는 단계를 포함할 수 있고, 상기 제 1 원형편광성분 및 상기 제 2 원형편광성분을 이용하여 편광대상의 두께 분포를 나타내는 두께 상을 생성하는 단계를 더 포함하는 이미징 타원 해석방법일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 밝기 분포를 이차원 어레이 검출기에 밝기 상으로 나타내는 단계는, 상기 빛의 원형편광성분의 제 1 원형편광성분 및 제 2 원형편광성분의 밝기 분포를 두 개의 이차원 어레이 검출기에 밝기 상으로 나타내고, 상기 제 2 원형편광성분은, 상기 제 1 원형편광성분과 전기장의 회전방향이 반대인 원형편광성분인 것을 특징으로 하는 이미징 타원 해석방법일 수 있다.
본 발명에 따르면, 첫째, 원편광계를 이용함으로써 기존 기술에 있어 편광부품의 기준점의 위치각을 찾아야 하는 calibration 과정이 없다. 둘째, 기존 장비에서 십수회 이상의 측정을 하여야 상을 얻은 것에 비하여, 시계방향 및 반시계방향 원편광에 대한 밝기 측정만으로 타원해석기 상을 구할 수 있어 측정속도가 매우 빠르다. 더욱이 두 개의 2차원 array 검출기를 활용하면 측정속도는 더욱 빨라져서 변화하는 표면에 대한 상을 실시간으로 측정하는데 활용이 가능하다.
도 1은 null 방식의 이미징 타원해석기이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미징 타원해석기이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미징 타원해석기이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미징 타원해석방법의 흐름도이다.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미징 타원해석방법의 흐름도이다.
본 발명에 관한 구체적인 내용의 설명에 앞서 이해의 편의를 위해 본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안의 개요 혹은 기술적 사상의 핵심을 우선 제시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미징 타원 해석기는, 단색광원으로부터 방출된 빛을 통과시켜 원편광시키는 원형편광기, 상기 원편광된 빛을 반사시켜 편광상태를 변화시키는 시편, 상기 편광상태가 변화된 빛을 확대 또는 축소시키는 이미징 광학계, 상기 확대 또는 축소된 빛을 원형편광성분으로 나누는 원형편광분석기, 및 상기 빛의 원형편광성분의 밝기 분포를 밝기 상으로 나타내는 이차원 어레이 검출기를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 당해 도면에 대한 설명시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다. 아울러 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명 그리고 그 이외의 제반 사항이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미징 타원해석기이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미징 타원해석기는 원형편광기(230), 시편(150), 이미징 광학계(160), 원형편광분석기(270), 및 이차원 어레이 검출기(280)를 포함한다. 단색광원(110) 및 렌즈(120)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미징 타원해석기에 대한 설명을 용이하게 하기 위하여, 도 1 의 null 방식의 이미징 타원해석기를 우선 설명하도록 한다.
null 방식의 이미징 타원해석기에서는 단색광원(110)에서 나오는 단색광이 선형편광기(130)와 보상기(retarder, 140)를 통과하면서 특정한 편광상태가 형성되고, 이 빛은 다시 시편(150)에서 반사되면서 편광상태의 변화가 야기된다. 이 빛을 이미징 광학계(160)을 통하여 확대 또는 축소시킨 후 선형편광분석기(170)를 통과하면서 특정 편광성분만이 이차원 array 검출기(180)에 이차원 상을 맺게 된다. 이때 편광기(130), 보상기(140), 그리고 선형편광분석기(170)를 조금씩 회전시키면서 관찰하면 이차원 검출기(180)에 형성된 상(image)에 있어 특정부분의 밝기가 소광(null)되는 시점이 발생하다. 시편상의 광특성 분포가 있기 때문에 이차원 상(image)에 있어서 특정부분의 밝기는 소멸되지만 다른 부분에서는 광특성에 따라 밝기 분포가 생긴다. 이 밝기 분포로 이루어진 상(image)이 바로 시편의 광특성 또는 두께 분포가 있는 것으로 해석이 된다. 하지만 이 방식으로는 분포는 확인이 되지만 상(image)의 각 부분에 있어서의 광특성 또는 두께값 그 자체를 찾아내기는 매우 어렵다. 왜냐하면, null 방식에서는 빛이 소광(null)된 영역에 한하여 현재의 선형편광기(130), 보상기(140), 그리고 선형편광분석기(170)의 위치각으로부터 분석 가능한 두 개의 타원해석기 변수, {delta, psi}가 추출이 가능하기 때문이다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미징 타원 해석기는 선편광기(130) 및 선형편광분석기(170)가 아닌 원형편광기(230) 및 원형편광분석기(270)를 구성으로 이용한다.
원형편광기(230)는 단색광원으로부터 방출된 빛을 통과시켜 원편광시킨다. 원형편광기(230)는 선편광기 및 사분파장 지연판(quarter waveplate) 순서로 구성된다. 선편광기의 편광축과 사분파장 지연판의 축이 45도의 사이각을 이루도록 조합이 되어 있다. 사이각이 +45도일 때 시계방향 원편광(또는 오른쪽 원편광)이라고 하면, 사이각이 -45도일 때 반시계방향 원편광(또는 왼쪽 원편광)이 된다. 단색광원으로 방출된 빛은 원형편광기(230)를 통과하면서 원편광이 된다.
시편(150)은 상기 원편광된 빛을 반사시켜 편광상태를 변화시킨다. 상기 원편광이 시편에서 반사되면서 편광상태가 변화된다.
이미징 광학계(160)는 상기 편광상태가 변화된 빛을 확대 또는 축소시킨다. 빛 분석을 위하여, 편광상태가 변화된 빛을 확대 또는 축소시킨다.
원형편광분석기(270)는 상기 확대 또는 축소된 빛을 원형편광성분으로 나눈다. 원형편광분석기(270)는 원형편광기(230)와 반대로 사분파장 지연판 및 선편광기의 순서로 구성된다.
이차원 어레이 검출기(280)는 상기 빛의 원형편광성분의 밝기 분포를 밝기 상으로 나타낸다. 원형편광해석기(270)를 통과한 원편광성분의 밝기 분포가 이차원 어레이 검출기(280)에 밝기 상으로 형성된다.
편광대상에 대한 타원해석을 위하여, 두 개의 다른 원편광계에 대한 화소별 밝기 값을 이용할 수 있다. 이를 위하여, 원형편광기(230) 및 원형편광분석기(270)를 조절하여 이차원 어레이 검출기(280)에 나타나는 제 1 원형편광성분 및 상기 제 1 원형편광성분과 전기장의 회전방향이 반대인 제 2 원형편광성분의 밝기 상을 구하고, 제 1 원형편광성분 및 상기 제 2 원형편광성분의 밝기 상을 이용하여 편광대상에 대한 해석을 수행한다. 이 때, 먼저 제 1 원형편광성분의 밝기 상을 이차원 어레이 검출기(280)로 측정한 후, 원형편광기(230) 및 원형편광분석기(270)의 선편광기 또는 사분파장 지연판 중 하나를 90도 회전시켜 상기 제 2 원형편광성분의 밝기 상을 이차원 어레이 검출기(280)에 측정한다.
제 1 원형편광성분의 밝기 상으로부터 화소별 밝기 값인 I1을 구하고, 제 2 원형편광성분의 밝기 상으로부터 화소별 밝기 값인 I2를 구할 수 있다. I1과 I2는 하나는 시계방향 원편광 상태에서 측정되고, 다른 하나는 반시계방향 원편광 상태에서 측정된다. 이차원 어레이 검출기에서 검출되는 I1 및 I2는 다음 식과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112015013512541-pat00001
상기 두 측정값을 이용하면, 본 발명에서 구현하고자 하는 타원해석기 신호(φ)를 다음과 같이 산출할 수 있다.
Figure 112015013512541-pat00002
상기 타원해석기 신호를 산출함에 있어, 기존 수십번의 측정이 필요하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미징 타원해석기는 두 번의 측정으로 분석이 가능한 타원해석기 변수인
Figure 112015013512541-pat00003
의 이차원 상(image)를 구할 수 있다.
상기 제 1 원형편광성분 및 상기 제 2 원형편광성분을 이용하여 편광대상의 두께 분포를 나타내는 두께 상을 생성할 수도 있다. 상기 구해지는
Figure 112015013512541-pat00004
의 이차원 상(image)을 그대로 이용할 수도 있고, 타원해석기 의 변수인 {Δ, Ψ}를 광학이론으로 분석하여 두께 상, 즉 미세 영역의 정량적인 두께 분포로 나타낼 수도 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미징 타원해석기이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이미징 타원해석기는 단색광원으로부터 방출된 빛을 통과시켜 원편광시키는 원형편광기(230), 상기 원편광된 빛을 반사시켜 편광상태를 변화시키는 시편(150), 상기 편광상태가 변화된 빛을 확대 또는 축소시키는 이미징 광학계(160), 상기 확대 또는 축소된 빛을 두 개의 원형편광성분으로 나누는 원형편광분석기(270) 및 상기 빛의 원형편광성분의 제 1 원형편광성분 및 제 2 원형편광성분의 밝기 분포를 밝기 상으로 나타내는 두 개의 이차원 어레이 검출기(280)를 포함한다.
원형편광분석기(270)가 프리즘 선편광기를 포함하여 구성되어, 서로 수직인 두 선편광을 발생시키고 경로가 갈라지게 된다. 이를 통해, 두 개의 이차원 어레이 검출기에 제 1 원형편광성분과 제 2 원형편광성분이 각각 나타나게 된다. 상기 두 개의 이차원 어레이 검출기에 나타난 밝기 상으로부터 화소별 밝기 값인 I1과 I2를 한 번에 구할 수 있다. 이를 통해, 도 2의 이미징 타원해석기에 비해 광부부품을 회전시키는 과정이 없는바, 측정속도가 매우 빨라지는 장점이 있다. 상기 구성상 차이 이외의 구성은 도 2의 이미징 타원해석기의 구성과 동일하다. 따라서, 다른 상세한 설명은 도 2의 이미징 타원해석기에 대한 상세한 설명으로 대신한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미징 타원해석방법의 흐름도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미징 타원해석방법은 원형편광기를 통해 단색광원으로부터 방출된 빛을 통과시켜 원편광시키고(410), 시편을 통해 상기 원편광된 빛을 반사시켜 편광상태를 변화시키고(420), 이미징 광학계를 통해 상기 편광상태가 변화된 빛을 확대 또는 축소시킨 후(430), 원형편광분석기를 통해 상기 확대 또는 축소된 빛을 원형편광성분으로 나누어 밝기 분포를 이차원 어레이 검출기에 밝기 상으로 나타낸다(440).
상기 밝기 분포를 이차원 어레이 검출기에 밝기 상으로 나타내는 단계는, 상기 빛의 원형편광성분의 제 1 원형편광성분 및 제 2 원형편광성분의 밝기 분포를 두 개의 이차원 어레이 검출기에 밝기 상으로 나타내고, 상기 제 2 원형편광성분은, 상기 제 1 원형편광성분과 전기장의 회전방향이 반대인 원형편광성분일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미징 타원해석방법에 대한 상세한 설명은 도 2 내지 도 3의 이미징 타원해석기 대한 상세한 설명에 대응하는바, 도 2 내지 도 3의 이미징 타원해석기 대한 상세한 설명으로 대신한다.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미징 타원해석방법의 흐름도이다.
상기 원형편광기는 선편광기 및 사분파장 지연판 순서로 구성되고, 상기 원형편광분석기는 사분파장 지연판 및 선편광기의 순서로 구성되며, 상기 밝기 분포를 이차원 어레이 검출기에 밝기 상으로 나타내기 위해, 상기 확대 또는 축소된 빛으로부터 제 1 원형편광성분의 밝기 상을 상기 이차원 어레이 검출기에 나타내고(510), 상기 원형편광기 및 상기 원형편광분석기의 선편광기 또는 사분파장 지연판 중 하나를 90도 회전시켜 상기 제 1 원형편광성분과 전기장의 회전방향이 반대인 제 2 원형편광성분의 밝기 상을 상기 이차원 어레이 검출기에 나타낸다(520). 상기 제 1 원형편광성분 및 상기 제 2 원형편광성분을 이용하여 편광대상의 두께 분포를 나타내는 두께 상을 생성할 수 있다(610). 본 발명의 실시예에 따른 이미징 타원해석방법에 대한 상세한 설명은 도 2 내지 도 3의 이미징 타원해석기 대한 상세한 설명에 대응하는바, 도 2 내지 도 3의 이미징 타원해석기 대한 상세한 설명으로 대신한다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 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 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
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.
110: 단색광원
120: 렌즈
130: 회전 선형편광기
140: 회전 위상지연판 (retarder)
150: 시편
160: 이미징 광학계
170: 회전 선형편광분석기
180: 이차원 어레이 검출기
230: 원형편광기
270: 원형편광분석기
280: 이차원 어레이 검출기

Claims (10)

  1. 이미징 타원 해석기에 있어서,
    단색광원으로부터 방출된 빛을 통과시켜 원편광시키는 원형편광기;
    상기 원편광된 빛을 반사시켜 편광상태를 변화시키는 시편;
    상기 편광상태가 변화된 빛을 확대 또는 축소시키는 이미징 광학계;
    상기 확대 또는 축소된 빛을 원형편광성분으로 나누는 원형편광분석기; 및
    상기 빛의 원형편광성분의 밝기 분포를 밝기 상으로 나타내는 이차원 어레이 검출기를 포함하고,
    상기 빛의 원형편광성분이 나뉜 제1 원형편광성분 및 제2 원형편광성분의 전기장의 회전방향을 서로 반대로 하여 상기 타원해석기 상을 구함으로써, 편광대상을 회전시키며 측정을 하는 것보다 측정속도를 높이는 것을 특징으로 하는 이미징 타원 해석기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 원형편광기 및 상기 원형편광분석기를 조절하여 상기 이차원 어레이 검출기에 나타나는 제 1 원형편광성분 및 상기 제 1 원형편광성분과 전기장의 회전방향이 반대인 제 2 원형편광성분의 밝기 상을 이용하여 편광대상에 대한 해석을 수행하는 것을 특징으로 하는 이미징 타원 해석기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 원형편광기는,
    선편광기 및 사분파장 지연판 순서로 구성되고,
    상기 원형편광분석기는,
    사분파장 지연판 및 선편광기의 순서로 구성되는 것을 특징으로 하는 이미징 타원 해석기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 원형편광기 및 상기 원형편광분석기의 선편광기 또는 사분파장 지연판 중 하나를 90도 회전시켜 상기 제 1 원형편광성분 및 상기 제 2 원형편광성분의 밝기 상을 상기 이차원 어레이 검출기에 나타내는 것을 특징으로 하는 이미징 타원 해석기.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 원형편광성분 및 상기 제 2 원형편광성분을 이용하여 편광대상의 두께 분포를 나타내는 두께 상을 생성하는 것을 특징으로 하는 이미징 타원 해석기.
  6. 이미징 타원 해석기에 있어서,
    단색광원으로부터 방출된 빛을 통과시켜 원편광시키는 원형편광기;
    상기 원편광된 빛을 반사시켜 편광상태를 변화시키는 시편;
    상기 편광상태가 변화된 빛을 확대 또는 축소시키는 이미징 광학계;
    상기 확대 또는 축소된 빛을 두 개의 원형편광성분으로 나누는 원형편광분석기; 및
    상기 빛의 원형편광성분의 제 1 원형편광성분 및 제 2 원형편광성분의 밝기 분포를 밝기 상으로 나타내는 두 개의 이차원 어레이 검출기를 포함하여, 편광대상의 회전을 생략하고,
    상기 원형편광분석기는 프리즘 선편광기를 포함하며,
    상기 제 2 원형편광성분은 상기 제 1 원형편광성분과 전기장의 회전방향을 반대로 하여 상기 이미징 타원해석기 상을 구함으로써, 편광대상을 회전시키며 측정을 하는 것보다 측정속도를 높이는 것을 특징으로 하는 이미징 타원 해석기.
  7. 이미징 타원 해석방법에 있어서,
    원형편광기를 통해 단색광원으로부터 방출된 빛을 통과시켜 원편광시키는 단계;
    시편을 통해 상기 원편광된 빛을 반사시켜 편광상태를 변화시키는 단계;
    이미징 광학계를 통해 상기 편광상태가 변화된 빛을 확대 또는 축소시키는 단계; 및
    원형편광분석기를 통해 상기 확대 또는 축소된 빛을 원형편광성분으로 나누어 밝기 분포를 이차원 어레이 검출기에 밝기 상으로 나타내는 단계를 포함하고,
    상기 빛의 원형편광성분이 나뉜 제1 원형편광성분 및 제2 원형편광성분의 전기장의 회전방향을 서로 반대로 하여 이미징 타원 해석기 상을 구함으로써, 편광대상을 회전시키며 측정을 하는 것보다 측정속도를 높이는 것을 특징으로 하는 이미징 타원 해석방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 원형편광기는,
    선편광기 및 사분파장 지연판 순서로 구성되고,
    상기 원형편광분석기는,
    사분파장 지연판 및 선편광기의 순서로 구성되며,
    상기 밝기 분포를 이차원 어레이 검출기에 밝기 상으로 나타내는 단계는,
    상기 확대 또는 축소된 빛으로부터 제 1 원형편광성분의 밝기 상을 상기 이차원 어레이 검출기에 나타내는 단계; 및
    상기 원형편광기 및 상기 원형편광분석기의 선편광기 또는 사분파장 지연판 중 하나를 90도 회전시켜 상기 제 1 원형편광성분과 전기장의 회전방향이 반대인 제 2 원형편광성분의 밝기 상을 상기 이차원 어레이 검출기에 나타내는 단계를 포함하는 이미징 타원 해석방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 원형편광성분 및 상기 제 2 원형편광성분을 이용하여 편광대상의 두께 분포를 나타내는 두께 상을 생성하는 단계를 더 포함하는 이미징 타원 해석방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 밝기 분포를 이차원 어레이 검출기에 밝기 상으로 나타내는 단계는,
    상기 빛의 원형편광성분의 제 1 원형편광성분 및 제 2 원형편광성분의 밝기 분포를 두 개의 이차원 어레이 검출기에 밝기 상으로 나타내고,
    상기 제 2 원형편광성분은,
    상기 제 1 원형편광성분과 전기장의 회전방향이 반대인 것을 특징으로 하는 이미징 타원 해석방법.
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