KR20190070033A - An apparatus and method for measuring thickness of thin film - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 박막 두께 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 박막을 스캔하여 두께의 균일성을 신속하게 측정할 수 있는 박막 두께 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film thickness measuring apparatus and method, and more particularly, to a thin film thickness measuring apparatus and method capable of quickly measuring thickness uniformity by scanning a thin film.
일반적으로 반도체 및 평판표시장치에 사용되는 박막을 특정한 용도로 응용하기 위해서는 박막의 두께, 조성, 조도 등의 물리적, 광학적 특성이 필요하다. 특히, 최근에는 반도체 소자를 고집적화하기 위하여 기판 위에 형성되는 박막을 초박막화, 다층화하는 연구가 진행되고 있으며, 이러한 특성에 가장 큰 영향을 주는 박막의 두께를 포함한 박막의 물성이 정확하고 신속하게 제어되어야 한다.Generally, physical and optical properties such as thickness, composition, and roughness of a thin film are required for application of thin films used in semiconductor and flat panel display devices to specific applications. In particular, in recent years, studies have been made to make ultra thin films and multilayers of thin films formed on a substrate in order to highly integrate semiconductor devices, and the properties of thin films including the thickness of thin films which have the greatest influence on these characteristics are controlled accurately and quickly do.
박막의 두께를 측정하는 방법은 크게 광학을 이용하거나, 탐침을 이용하거나, 현미경으로 관찰하는 방법이 있으며, 정확도 및 측정 속도가 가장 높은 광학적 방법이 가장 보편화되어 있다. 이러한 광학적 측정 방법은, 박막 표면에서 반사광과 하부의 계면으로부터의 반사광들에 의한 간섭현상을 이용하여 박막의 특성들을 산출하는 것이다.The method of measuring the thickness of a thin film is largely optical, the probe is used, or a microscope is used, and the optical method with the highest accuracy and the highest measurement speed is most popular. Such an optical measurement method is to calculate the characteristics of a thin film by using reflected light from the thin film surface and interference due to the reflected light from the lower interface.
그러나, 이러한 종래의 박막의 균일도를 측정하는 방법은, 공정이 끝난 뒤 기판 위에 증착 된 샘플을 꺼내어 별도의 계측기로 이동시켜 측정하는 방식을 이용하며, 측정할 때마다 입사각을 보정하여 측정 시간이 길어지고 처리량이 낮아진다. 상기 방식은 샘플을 이동시켜야 하는 번거로움을 내재하고 있으며, 샘플을 측정하는데 많은 시간과 시간에 따른 비용이 증가하는 문제점을 가지고 있다.However, in the conventional method of measuring the uniformity of a thin film, a method of taking out a sample deposited on a substrate after the process is completed and moving it to a separate measuring instrument is used, and an incidence angle is corrected every time of measurement, And the throughput is lowered. This method has the problem that it is necessary to move the sample, and it has a problem that it takes much time and time to measure the sample.
또한, 박막의 균일도를 측정하는데 있어서 미리 지정된 특정 포인트에만 측정하여 측정 결과값의 신뢰성이 낮아지고, 신뢰성을 높이기 위한 계측 포인트의 증가에 따라 시간이 증가하는 문제점이 있었다.Further, in measuring the uniformity of the thin film, there is a problem that the reliability of the measurement result value is lowered by measuring only at a predetermined specific point, and the time is increased with an increase of the measurement point for increasing the reliability.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 박막 전체의 균일도를 빠르게 높은 신뢰도로 검출할 수 있는 박막 두께 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.It is an object of the present invention to solve the above problems and to provide a thin film thickness measuring apparatus capable of rapidly and uniformly detecting uniformity of the entire thin film. However, these problems are illustrative and do not limit the scope of the present invention.
본 발명의 일 관점에 따르면, 박막 두께 측정 장치가 제공된다. 상기 박막 두께 측정 장치는, 분석 스테이지에 위치한 기판의 상면에 선형의 광원을 소정의 입사각으로 조사하는 선형광학소스부; 상기 기판에서 반사되어 나온 선형의 반사광을 검출하는 선형의 검출셀을 포함하는 선형광학검출부; 상기 기판을 일측 단부에서 타측 단부까지 스캔하기 위해 상기 선형광학소스부 및 상기 선형광학검출부를 상기 기판의 상방에서 상기 기판의 일측 단부부터 타측 단부까지 이동시키는 모듈이동장치; 및 상기 선형광학검출부에서 검출된 상기 기판의 위치별 반사광으로부터 상기 기판의 위치별 두께를 산출하는 두께산출부;를 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, a thin film thickness measuring apparatus is provided. The thin film thickness measuring apparatus includes: a linear optical source unit for irradiating a linear light source at a predetermined incident angle on an upper surface of a substrate placed in an analysis stage; A linear optical detection unit including a linear detection cell for detecting linearly reflected light reflected from the substrate; A module moving device for moving the linear optical source part and the linear optical detecting part from one side end to the other end of the substrate from above the substrate to scan the substrate from one end to the other end; And a thickness calculating unit for calculating a thickness of each of the substrates based on the position of the substrate detected by the linear optical detector.
상기 박막 두께 측정 장치에서, 상기 선형광학소스부 및 상기 선형광학검출부는 상기 기판의 폭 보다 넓게 형성되는 것일 수 있다.In the thin film thickness measuring apparatus, the linear optical source part and the linear optical detecting part may be formed to be wider than the width of the substrate.
상기 박막 두께 측정 장치에서, 상기 선형광학소스부는 복수의 포인트 광원을 포함하고, 상기 선형의 광원은 상기 복수의 포인트 광원이 중첩되어 형성되는 것일 수 있다.In the thin film thickness measuring apparatus, the linear optical source unit may include a plurality of point light sources, and the linear light sources may be formed by overlapping the plurality of point light sources.
상기 박막 두께 측정 장치에서, 상기 선형광학소스부, 상기 선형광학검출부 및 상기 모듈이동장치는 반도체 제조장치의 EFEM(Equipment Front End Module) 내에 배치될 수 있다.In the thin film thickness measuring apparatus, the linear optical source section, the linear optical detecting section, and the module moving device may be disposed in an Equipment Front End Module (EFEM) of a semiconductor manufacturing apparatus.
상기 박막 두께 측정 장치에서, 상기 모듈이동장치는, 상기 선형광학소스부 및 상기 선형광학검출부를 동시에 이동시킬 수 있다.In the thin film thickness measuring apparatus, the module moving device may move the linear optical source part and the linear optical detecting part simultaneously.
상기 박막 두께 측정 장치에서, 상기 모듈이동장치는, 레일 타입으로 이동이 가능하도록 형성될 수 있다.In the thin film thickness measuring apparatus, the module moving device may be formed to be movable in a rail type.
상기 박막 두께 측정 장치에서, 상기 선형광학검출부는, 상기 기판에 조사된 선형의 상기 광원의 입사각이 변할 경우에 상기 입사각을 계산할 수 있도록, 상기 검출셀을 복수개의 라인으로 분할하여 상기 반사광을 검출하는 것일 수 있다.In the thin film thickness measuring apparatus, the linear optical detecting section may divide the detection cell into a plurality of lines so as to calculate the incident angle when the incident angle of the linear light source irradiated on the substrate changes, Lt; / RTI >
상기 박막 두께 측정 장치는, 상기 기판에 입사되는 상기 광원의 입사각을 조정하기 위하여 상기 선형광학소스부의 회전이 가능하도록 형성되는 광원조정부; 및 상기 선형광학검출부에 검출되는 상기 반사광의 반사각을 조정하기 위하여 상기 검출셀의 회전이 가능하도록 형성되는 검출셀조정부;를 포함할 수 있다.The thin film thickness measuring apparatus may include a light source adjusting unit configured to be able to rotate the linear optical source unit to adjust an incident angle of the light source incident on the substrate; And a detection cell adjustment unit configured to be able to rotate the detection cell to adjust a reflection angle of the reflected light detected by the linear optical detection unit.
본 발명의 일 관점에 따르면, 박막 두께 측정 방법은, 선형광학소스부에서 분석 스테이지에 위치한 기판의 상면에 선형의 광원을 소정의 입사각으로 조사하는 단계; 선형광학검출부에 형성된 선형의 검출셀에서 상기 기판에 반사되어 나온 선형의 반사광을 검출하는 단계; 상기 기판을 일측 단부에서 타측 단부까지 스캔하기 위해 상기 선형광학소스부 및 상기 선형광학검출부를 상기 기판의 상방에서 상기 기판의 일측 단부부터 타측 단부까지 이동시키는 단계; 및 상기 선형광학검출부에서 검출된 상기 기판의 위치별 반사광으로부터 상기 기판의 위치별 두께를 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, a thin film thickness measuring method includes: irradiating a linear light source at a predetermined incident angle on an upper surface of a substrate positioned in an analysis stage in a linear optical source unit; Detecting linearly reflected light reflected on the substrate in a linear detection cell formed in the linear optical detection unit; Moving the linear optical source unit and the linear optical detector unit from one side end to the other end of the substrate above the substrate to scan the substrate from one end to the other end; And calculating a thickness of each of the substrates based on the positions of the substrates detected by the linear optical detector.
상기 박막 두께 측정 방법에 있어서, 상기 이동시키는 단계에서, 상기 선형광학소스부와 상기 선형광학검출부가 동시에 이동될 수 있다.In the thin film thickness measuring method, in the moving step, the linear optical source part and the linear optical detecting part can be simultaneously moved.
상기 박막 두께 측정 방법에 있어서, 상기 검출하는 단계에서, 상기 기판에 조사된 선형의 상기 광원의 입사각이 변할 경우에 상기 입사각을 계산할 수 있도록, 상기 검출셀을 복수개의 라인으로 분할하여 상기 반사광을 검출할 수 있다.The thin film thickness measuring method may further include a step of dividing the detection cell into a plurality of lines so as to calculate the incident angle when the incident angle of the linear light source irradiated to the substrate changes in the detecting step, can do.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 두께 측정 방법에 따르면, 박막 측정 시간을 감소시켜 생산성을 높일 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to the thin film thickness measuring method according to an embodiment of the present invention as described above, it is possible to increase the productivity by reducing the measuring time of the thin film. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 두께 측정 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 두께 측정 장치의 동작을 나타내는 단면도이다.
도 3은는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형광학소스부에서 조사된 선형 광원의 세기를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형광학검출부를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형광학검출부를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 두께 측정 방법을 나타내는 순서도이다.1 is a perspective view showing a thin film thickness measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view illustrating an operation of a thin film thickness measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph illustrating the intensity of a linear light source illuminated by a linear optical source unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a perspective view illustrating a linear optical detector according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view showing a linear optical detector according to another embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of measuring a thickness of a thin film according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.The embodiments of the present invention are described in order to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified into various other forms, It is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the thickness and size of each layer are exaggerated for convenience and clarity of explanation.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings schematically showing ideal embodiments of the present invention. In the figures, for example, variations in the shape shown may be expected, depending on manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention should not be construed as limited to the particular shapes of the regions shown herein, but should include, for example, changes in shape resulting from manufacturing.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 두께 측정 장치(100)를 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view showing a thin film
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 두께 측정 장치(100)는, 크게, 선형광학소스부(10), 선형광학검출부(20), 모듈이동장치(30) 및 두께산출부(40)를 포함할 수 있다. 선형광학소스부(10)는, 분석 스테이지(S)에 위치한 기판(1)의 상면에 선형의 광원을 소정의 입사각으로 조사할 수 있다.1, a thin film
선형광학소스부(10)에서 조사되는 광원은 일정한 길이를 가지는 선(Line)의 형태로 지속적으로 조사될 수 있다. 후술될 모듈이동장치(30)에 의하여 선형광학소스부(10)가 이동을 하게 되면, 선형 광원이 기판(1) 위를 전체적으로 스캔하면서 조사하게 될 수 있다.The light source irradiated from the linear
예를 들어, 선형광학소스부(10)가 기판(1)의 일측 단부에서 타측 단부까지 이동하면서 상기 광원이 기판(1)의 전면부의 모든 부분을 스캔하면서 조사될 수 있다.For example, the linear
선형광학소스부(10)는, 복수의 포인트 광원을 포함할 수 있고, 선형의 광원은 이러한 복수의 포인트 광원이 중첩되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 선형광학소스부(10)는 상기 기판에 입사되는 포인트 광원을 일정한 간격으로 이격하여 복수개를 일렬로 형성할 수 있다.The linear
이러한 포인트 광원은 상기 기판의 일부분에 원형의 점형상으로 조사가 될 수 있으나, 포인트 광원을 복수개로 형성하여 점형상의 광원이 연결되어 선형상의 광원으로 상기 기판에 조사될 수 있다. 상기 포인트 광원의 이격되는 거리를 좁게 할수록 중첩되어 형성되는 파장은 더욱 더 선형의 파장으로 나타날 수 있다.The point light source may be irradiated in a circular dot shape on a part of the substrate, but a plurality of point light sources may be formed, and a point light source may be connected to be irradiated to the substrate with a linear light source. As the spacing distance of the point light source is narrowed, the overlapping wavelengths may appear to have a more linear wavelength.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형광학소스부에서 조사된 선형 광원의 세기를 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing the intensity of a linear light source irradiated by a linear optical source unit according to an embodiment of the present invention.
도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 포인트 광원의 세기는 일정한 진폭을 가지는 하나의 파장을 가지고 있으나, 이러한 포인트 광원을 연결하여 선형광원으로 조사하게 되면 각각의 포인트 광원들이 연결되어 중첩되어, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 광원의 특성을 가지고 있으며 광원의 파장이 연결되어 전체적으로 균일한 세기의 선형의 광원 소스가 될 수 있다.As shown in FIG. 3 (a), the intensity of the point light source has one wavelength with a constant amplitude. However, when the point light sources are connected and irradiated with the linear light source, the point light sources are connected and overlapped, As shown in FIG. 3 (b), the light source may have a characteristic of a light source, and the wavelength of the light source may be connected to be a linear light source having uniform intensity as a whole.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형광학검출부(20)를 나타내는 사시도이다.4 is a perspective view showing a linear
도 1 및 도 4를 같이 참조하면, 선형광학검출부(20)는 기판(1) 상에 선형광학소스부(10)에 대항되게 배치될 수 있다. 선형광학검출부(20)는 선형광학소스부(10)에서 조사되어 기판(1)에서 반사되어 나온 선형의 반사광을 검출할 수 있다. 예를 들어, 선형광학검출부(20)는 이러한 선형의 반사광을 검출하기 위한 선형의 검출셀(22)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 4 together, the linear
선형광학검출부(20)에서 선형의 검출셀(22)읜 선형광학소스부(10)에서 선형 광원과 실질적으로 대응되게 배치될 수 있다. 이에 따라, 선형광학소스부(10)에서 조사된 선형 광원이 기판에서 반사되어 선형광학검출부(20)의 대응되는 선형의 검출셀(22)에서 각각 검출될 있다. 따라서, 선형광학검출부(20)는 기판(1) 상의 하나의 포인트가 아닌 하나의 선(line) 상에서 박막 두께 정보를 한번에 얻을 수 있다.The
또한, 선형광학검출부(20)는 기판(1)의 일측 단부에서 타측 단부까지 이동하면서 기판(1)의 전면부의 모든 부분에 조사되어 나오는 상기 반사광을 검출할 수 있다. 즉, 선형광학검출부(20)는 기판(1)을 일방향으로 스캔하면서 반사광을 검출함으로써 기판(1) 전체 영역을 스캔할 수 있게 된다. 종래의 경우, 기판(1)을 전체적으로 스캔하기 위해서는 적어도 두 축(예컨대, x축, y축)으로 이동하면서 반사광을 검출해야 되지만, 이 실시예에 따르면 적어도 한 축으로 스캔하면서 기판(1) 전체의 반사광을 검출할 수 있게 되어 시간을 종래보다 크게 줄일 수 있게 된다.In addition, the linear
선형광학소스부(10) 및 선형광학검출부(20)는 기판(1)의 폭 보다 넓게 형성될 수 있다. 예컨대, 선형광학소스부(10)에서 조사되는 상기 선형 광원이 기판(1)의 상부에 전체적으로 조사될 수 있도록 기판(1)의 폭보다 상기 광원의 폭이 더 넓게 형성될 수 있으며, 또한, 선형광학검출부(20)에서 검출되는 반사광은 기판(1)에서 반사되어 나오는 반사광을 전체적으로 검출할 수 있도록 기판(1)의 폭 보다 넓게 형성될 수 있다.The linear
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 모듈이동장치(30)는 기판(1)을 일측 단부에서 타측 단부까지 스캔하기 위해 선형광학소스부(10) 및 선형광학검출부(20)를 기판(1)의 상방에서 기판(1)의 일측 단부부터 타측 단부까지 이동시킬 수 있다.1 and 2, the
더욱 구체적으로, 기판(1)의 일측 단부에서 선형광학소스부(10)에서 광원을 조사하고 기판(1)에 반사되어 나오는 반사광을 선형광학검출부(20)에서 검출한다. 이렇게 선형광학소스부(10)에서 광원을 조사하고 선형광학검출부(20)에서 반사광을 검출할 동안, 모듈이동장치(30)는 선형광학소스부(10) 및 선형광학검출부(20)를 선형 광원에 수직한 방향으로 이동한다.More specifically, the light source is irradiated at the linear
이동하는 선형광학소스부(10)에서 선형의 광원을 조사하고 선형광학검출부(20)에서 선형의 반사광을 검출하는 동작을 기판(1)의 일측 단부에서 타측 단부까지 지속적으로 수행하며, 이에 따라, 선형의 광원으로 기판(1)의 전면부를 모두 스캔할 수 있다.The operation of irradiating the linear light source in the moving linear
기판(1)의 스캔 동안 선형광학소스부(10)와 선형광학검출부(20)의 상대적인 위치가 변동되지 않도록 모듈이동장치(30)는 선형광학소스부(10)와 선형광학검출부(20)를 동시에 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 모듈이동장치(30)는, 선형광학소스부(10)와 선형광학검출부(20)가 동시에 이동할 수 있도록 일체형으로 연결되어 형성될 수 있다. 선형광학소스부(10)와 선형광학검출부(20)가 미리 설정해 놓은 일정한 각도를 유지하며 동시에 움직이게 형성되어, 측정할 때마다 입사각을 보정해야 하는 문제점을 해결할 수 있다.The
모듈이동장치(30)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 레일 타입으로 이동이 가능하도록 형성될 수 있다. 예컨대, 모듈이동장치(30)의 일측에는 레일이 형성되어 상기 레일을 통하여 모듈이동장치(30)가 좌우로 이동 가능할 수 있다.The
이외에도 도시하지 않았지만, 모듈이동장치(30)를 이동하기 위하여 실린더, 벨트, 모터 등의 다양한 장치들이 사용될 수 있다.Various devices such as a cylinder, a belt, and a motor may be used to move the
선택적으로, 광원조정부(11) 및 검출셀조정부(21)가 더 부가될 수 있다. 광원조정부(11)는, 기판(1)에 입사되는 상기 광원의 입사각을 조정하기 위하여 선형광학소스부(10)의 회전이 가능하도록 형성되는 것으로 상기 입사각을 미리 설정된 값으로 조정하기 위한 조정부이다. 예컨대, 측정대상물 또는 변수에 따라서 입사각을 미리 설정할 경우에 설정된 입사각에 따라 선형광학소스부(10)가 회전되어 광원을 기판(1)에 조사할 수 있다.Alternatively, the light
검출셀조정부(21)는, 선형광학검출부(20)에 검출되는 상기 반사광의 반사각을 조정하기 위하여 상기 검출셀(22)의 회전이 가능하도록 형성되는 것으로, 상기 반사각을 미리 설정된 값으로 조정하기 위한 조정부이다. 예컨대, 측정대상물 또는 변수에 따라서 기판(1)에서 반사되어 나온 반사광의 반사각을 미리 계산하여 계산된 반사각에 따라 선형광학검출부(20)가 회전되어 광원을 기판(1)에 조사할 수 있다.The detection
두께산출부(40)는 선형광학검출부(20)에서 검출된 기판(1)의 위치별 반사광으로부터 기판(1)의 위치별 두께를 산출할 수 있다. 예를 들어, 두께산출부(40)는 선형광학소스부(10), 선형광학검출부(20), 모듈이동장치(30)에 연결된 연산장치, 컴퓨터 등의 일련의 제어장치일 수 있다.The
두께산출부(40)는 선형광학검출부(20)에서 검출된 위치별 반사광 데이터를 전송 받아서 선형광학소스부(10)에서 조사된 광원과 검출된 반사광의 간섭에 의한 파장별 상쇄 및 보강을 측정하여 두께 값을 구할 수 있다.The
더욱 구체적으로 예를 들면, 두께산출부(40)는 빛의 편광특성을 이용하여 박막의 두께나 굴절률과 같은 광학적 특성을 측정하기 위해서, 입사광과 반사광의 편광의 변화량인 진폭(Ψ)과 위상차(Δ)를 측정하여, 그 결과에서 막두께(d), 복소굴절율(n, k)을 산출할 수 있다.More specifically, for example, in order to measure the optical characteristics such as the thickness and the refractive index of the thin film by using the polarization characteristic of the light, the
일부 실시예에서, 선형광학소스부(10), 선형광학검출부(20) 및 모듈이동장치(30)는 반도체 제조장치의 EFEM(Equipment Front End Module) 내에 배치될 수 있다. 예컨대, 박막 박막 두께 측정 장치(100)는 반도체 제조 장치의 내부에 하나의 장비로 포함되어, 박막 두께 검출 챔버를 형성할 수 있다.In some embodiments, the linear
이에 따라, 기판상의 박막 두께를 측정하기 위하여 샘플을 측정장치에 별도로 운반하지 않고 증착 장치 내에서 바로 측정할 수 있어서 작업수율을 높일 수 있다.Accordingly, in order to measure the thickness of the thin film on the substrate, the sample can be measured directly in the deposition apparatus without separately transporting the sample to the measurement apparatus, thereby increasing the work efficiency.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형광학검출부를 나타내는 사시도이다.5 is a perspective view showing a linear optical detector according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 실시예에 따른 선형광학검출부(20)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 기판(1)에 조사된 선형의 상기 광원의 입사각이 변할 경우에 상기 입사각을 계산할 수 있도록, 검출셀(22)을 복수개의 라인으로 분할하여 상기 반사광을 검출하는 것일 수 있다.5, the linear optical detecting
예컨대, 검출셀(22)은 서로 다른 높이에 배치된 제 1 검출셀(22-1), 제 2 검출셀(22-2) 및 제 3 검출셀(22-3)을 포함할 수 있다.For example, the
선형광학소스부(10)에서 광원을 조사할 때, 광원의 입사각의 변화가 생길 경우나 또는, 기판(1)의 영향으로 반사각의 변화가 생길 경우에 선형광학검출부(20)를 반복적으로 이동하는 것을 방지하기 위하여, 반사광을 검출하는 검출셀(22)을 복수개의 열로 형성하여 어떤 반사각을 가지고 반사되더라도 반사광을 수신할 수 있도록 형성될 수 있다.When the light source is irradiated by the linear
또한, 광원의 입사각이 변경된 경우, 제 1 내지 제 3 검출셀들(22-1, 22-2, 22-3) 중 어느 검출셀에 반사광이 검출되는 지를 알게 되면 입사각의 변화를 계산할 수 있게 된다. 특히, 검출셀들을 다층으로 더 많이 분리할수록 보다 높은 분해능으로 입사각의 변화를 계산할 수 있게 된다. 이와 같이, 입사각의 변화를 쉽게 구할 수 있으므로, 이를 반영하여 박막의 두께를 신뢰성 있게 계산할 수 있게 된다.Further, when the incident angle of the light source is changed, it is possible to calculate a change in the incident angle if it is detected which of the first to third detection cells 22-1, 22-2, and 22-3 is to be reflected . In particular, as more detection cells are separated into multiple layers, the change in incident angle can be calculated with higher resolution. As described above, since the change of the incident angle can be easily obtained, the thickness of the thin film can be calculated reliably by reflecting this.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 두께 측정 방법을 나타내는 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a method of measuring a thickness of a thin film according to an embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 박막 두께 측정 방법은, 선형광학소스 조사 단계(S10), 선형광학검출 단계(S20), 모듈이동 단계(S30), 두께산출 단계(S40)를 포함할 수 있다.6, the thin film thickness measuring method of the present invention includes a linear optical source irradiating step S10, a linear optical detecting step S20, a module moving step S30, and a thickness calculating step S40 .
선형광학소스 조사 단계(S10)는, 선형광학소스부(10)에서 분석 스테이지(S)에 위치한 기판(1)의 상면에 선형의 광원을 소정의 입사각으로 조사하는 단계일 수 있다.The linear optical source irradiating step S10 may be a step of irradiating a linear light source at a predetermined incident angle on the upper surface of the
선형광학소스 조사 단계(S10) 이전에, 도시되지 않았지만, 선형광학소스부(10)의 위치 및 상기 광원이 기판(1)에 조사되는 입사각을 미리 설정하는 설정단계를 더 포함할 수 도 있다.Although not shown, before the linear optical source irradiating step S10, it may further comprise a setting step of previously setting the position of the linear
선형광학검출 단계(S20)는, 선형광학검출부(20)에 형성된 선형의 검출셀(22)에서 상기 기판(1)에 반사되어 나온 선형의 반사광을 검출하는 단계일 수 있다.The linear optical detection step S20 may be a step of detecting linearly reflected light reflected from the
선형광학검출부(20)는 상기 설정단계에서 미리 설정된 선형광학소스부(10)의 위치 및 상기 광원이 기판(1)에 조사되는 입사각에 따라 상기 광원을 기판(1)에 조사하면, 선형광학검출부(20)는 상기 설정단계에서 미리 설정된 선형광학검출부(20)의 위치 및 반사각에 따라 기판(1)에 반사되어 나오는 반사광을 검출하는 단계이다.When the linear optical detecting
모듈이동 단계(S30)는, 상기 선형광학소스 조사 단계(S10)에서 상기 광원이 조사되고 상기 선형광학검출 단계(S20)에서 상기 반사광이 검출되는 동안, 상기 기판(1)을 일측 단부에서 타측 단부까지 스캔하기 위해 상기 선형광학소스부(10) 및 상기 선형광학검출부(20)를 상기 기판(1)의 상방에서 상기 기판(1)의 일측 단부부터 타측 단부까지 이동시키는 단계일 수 있다.The module moving step S30 is a step of moving the
모듈이동 단계(S30)는, 선형광학소스 조사 단계(S10)에서 기판(1)의 일측 단부에서 선형광학소스부(10)에서 광원을 조사하고, 선형광학검출 단계(S20)에서 기판(1)에 반사되어 나오는 반사광을 선형광학검출부(20)에서 검출하는 동안, 모듈이동장치(30)를 사용하여 선형광학소스부(10) 및 선형광학검출부(20)를 기판에 상기 광원이 조사되는 방향으로 이동하는 단계이다.The module moving step S30 irradiates the light source at the linear
이동하는 선형광학소스부(10)에서 선형의 광원을 조사하고 선형광학검출부(20)에서 선형의 반사광을 검출하는 동작을 기판(1)의 일측 단부에서 타측 단부까지 지속적으로 수행하며, 이에 따라, 선형의 광원으로 기판(1)의 전면부를 모두 스캔할 수 있다.The operation of irradiating the linear light source in the moving linear
모듈이동 단계(S30)에서, 선형광학소스부(10)와 선형광학검출부(20)가 일체형으로 연결되어 동시에 이동할 수 있어, 상기 설정단계에서 미리 설정해 놓은 일정한 각도를 유지하며 동시에 움직이게 형성되어 측정할 때마다 입사각을 보정해야 하는 단계를 생략하여 측정시간을 단축할 수 있다.In the module moving step S30, the linear
모듈이동 단계(S30)에서, 선형광학소스부(10)와 선형광학검출부(20)는 레일 타입으로 이동이 가능하도록 형성될 수 있다.In the module moving step S30, the linear
두께산출 단계(S40)는, 상기 선형광학검출부(20)에서 검출된 상기 기판(1)의 위치별 반사광으로부터 상기 기판(1)의 위치별 두께를 산출하는 단계일 수 있다.The thickness calculation step S40 may be a step of calculating the thickness of the
이에 따른 본 발명의 박막 두께 측정 장치(100)는, 측정 장치를 장비 내부에서 동작이 가능하도록 적용하고, 선형의 광학 소스와 선형의 광학 검출기를 사용하여 박막을 스캔하는 일 동작으로 박막 전체의 균일도를 높은 신뢰도를 가지며 측정시간이 현저히 줄어들고 시간에 따른 비용을 절감하는 효과를 가질 수 있다.Accordingly, the thin film
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
S : 분석 스테이지
1 : 기판
10 : 선형광학소스부
11 : 광원조정부
20 : 선형광학검출부
21 : 검출셀조정부
22 : 검출셀
30 : 모듈이동장치
40 : 두께산출부
S : 분석 스테이지
100 : 박막 두께 측정 장치S: Analysis stage
1: substrate
10: linear optical source unit
11:
20: linear optical detector
21: Detection cell adjustment section
22: detection cell
30: Module moving device
40: thickness calculating section
S: Analysis stage
100: Thin film thickness measuring device
Claims (11)
상기 기판에서 반사되어 나온 선형의 반사광을 검출하는 선형의 검출셀을 포함하는 선형광학검출부;
상기 기판을 일측 단부에서 타측 단부까지 스캔하기 위해 상기 선형광학소스부 및 상기 선형광학검출부를 상기 기판의 상방에서 상기 기판의 일측 단부부터 타측 단부까지 이동시키는 모듈이동장치; 및
상기 선형광학검출부에서 검출된 상기 기판의 위치별 반사광으로부터 상기 기판의 위치별 두께를 산출하는 두께산출부;
를 포함하는, 박막 두께 측정 장치.A linear optical source unit for irradiating a linear light source at a predetermined incident angle on an upper surface of a substrate placed in an analysis stage;
A linear optical detection unit including a linear detection cell for detecting linearly reflected light reflected from the substrate;
A module moving device for moving the linear optical source part and the linear optical detecting part from one side end to the other end of the substrate from above the substrate to scan the substrate from one end to the other end; And
A thickness calculating unit for calculating thicknesses of the substrate from the light reflected by the position of the substrate detected by the linear optical detector;
Wherein the thin film thickness measuring device comprises:
상기 선형광학소스부 및 상기 선형광학검출부는 상기 기판의 폭 보다 넓게 형성되는 것인, 박막 두께 측정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the linear optical source part and the linear optical detecting part are formed to be wider than the width of the substrate.
상기 선형광학소스부는 복수의 포인트 광원을 포함하고,
상기 선형의 광원은 상기 복수의 포인트 광원이 중첩되어 형성되는 것인, 박막 두께 측정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the linear optical source portion includes a plurality of point light sources,
Wherein the linear light source is formed by superimposing the plurality of point light sources.
상기 선형광학소스부, 상기 선형광학검출부 및 상기 모듈이동장치는 반도체 제조장치의 EFEM(Equipment Front End Module) 내에 배치되는, 박막 두께 측정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the linear optical source portion, the linear optical detecting portion, and the module moving device are disposed in an Equipment Front End Module (EFEM) of a semiconductor manufacturing apparatus.
상기 모듈이동장치는,
상기 선형광학소스부 및 상기 선형광학검출부를 동시에 이동시키는, 박막 두께 측정 장치.The method according to claim 1,
The module moving device comprises:
And moves the linear optical source part and the linear optical detecting part simultaneously.
상기 모듈이동장치는,
레일 타입으로 이동이 가능하도록 형성되는, 박막 두께 측정 장치.6. The method of claim 5,
The module moving device comprises:
Type thin film thickness measuring device is formed so as to be movable in a rail type.
상기 선형광학검출부는,
상기 기판에 조사된 선형의 상기 광원의 입사각이 변할 경우에 상기 입사각을 계산할 수 있도록, 상기 검출셀을 복수개의 라인으로 분할하여 상기 반사광을 검출하는 것인, 박막 두께 측정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the linear optical detector comprises:
Wherein the detection cell is divided into a plurality of lines to detect the reflected light so that the incident angle can be calculated when the incident angle of the linear light source irradiated to the substrate changes.
상기 기판에 입사되는 상기 광원의 입사각을 조정하기 위하여 상기 선형광학소스부의 회전이 가능하도록 형성되는 광원조정부; 및
상기 선형광학검출부에 검출되는 상기 반사광의 반사각을 조정하기 위하여 상기 검출셀의 회전이 가능하도록 형성되는 검출셀조정부;
를 포함하는, 박막 두께 측정 장치.The method according to claim 1,
A light source adjusting unit configured to be able to rotate the linear optical source unit to adjust an incident angle of the light source incident on the substrate; And
A detection cell adjuster configured to be able to rotate the detection cell to adjust a reflection angle of the reflected light detected by the linear optical detector;
Wherein the thin film thickness measuring device comprises:
선형광학검출부에 형성된 선형의 검출셀에서 상기 기판에 반사되어 나온 선형의 반사광을 검출하는 단계;
상기 기판을 일측 단부에서 타측 단부까지 스캔하기 위해 상기 선형광학소스부 및 상기 선형광학검출부를 상기 기판의 상방에서 상기 기판의 일측 단부부터 타측 단부까지 이동시키는 단계; 및
상기 선형광학검출부에서 검출된 상기 기판의 위치별 반사광으로부터 상기 기판의 위치별 두께를 산출하는 두께산출 단계;
를 포함하는, 박막 두께 측정 방법.Irradiating a linear light source at a predetermined incident angle on an upper surface of a substrate positioned in an analysis stage in a linear optical source unit;
Detecting linearly reflected light reflected on the substrate in a linear detection cell formed in the linear optical detection unit;
Moving the linear optical source unit and the linear optical detector unit from one side end to the other end of the substrate above the substrate to scan the substrate from one end to the other end; And
A thickness calculating step of calculating a thickness of the substrate by the position of the substrate from the light reflected by the position of the substrate detected by the linear optical detector;
And measuring the thickness of the thin film.
상기 이동시키는 단계에서,
상기 선형광학소스부와 상기 선형광학검출부가 동시에 이동되는, 박막 두께 측정 방법.10. The method of claim 9,
In the moving step,
Wherein the linear optical source part and the linear optical detecting part are simultaneously moved.
상기 검출하는 단계에서,
상기 선형광학검출부는,
상기 기판에 조사된 선형의 상기 광원의 입사각이 변할 경우에 상기 입사각을 계산할 수 있도록, 상기 검출셀을 복수개의 라인으로 분할하여 상기 반사광을 검출하는, 박막 두께 측정 방법.10. The method of claim 9,
In the detecting step,
Wherein the linear optical detector comprises:
Wherein the detection cell is divided into a plurality of lines to detect the reflected light so that the incident angle can be calculated when the incident angle of the linear light source irradiated on the substrate changes.
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