KR20200080767A - Spectroscopic Ellipsometer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 분광 타원해석기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시편의 광특성 및 박막의 두께를 측정하는 광학장치인 회전편광기형 분광 타원해석기에 관한 것이다. The present invention relates to a spectroscopic ellipsometer, and more particularly, to a rotational polarizer type spectroscopic ellipsometer which is an optical device for measuring the optical properties and thickness of a thin film.
타원해석기술(ellipsometry)은 19세기 말부터 사용되었는데, 물질에 입사된 빛이 매질의 표면에서 반사되거나 투과할 때 그 매질의 굴절률이나 두께에 따라 빛의 편광상태가 변화하는 성질을 이용하여 물질의 광학적인 특성을 조사하는 분석법이다.Ellipsometry has been used since the late 19th century. When the light incident on a material is reflected or transmitted from the surface of the medium, the polarization state of the light changes according to the refractive index or thickness of the medium. It is an analysis method to investigate optical properties.
그 중, 분광 타원해석기술은 편광된 빛을 시편에 비스듬히(예컨대, 입사각이 70°정도) 입사시킨 후 그로부터 반사 또는 투과된 빛의 편광상태의 변화를 측정하고, 파장별로 타원해석기의 변수를 구하고 이를 분석하여 시편이 지닌 광학적 성질을 찾아내거나 또는 박막 시편의 경우 그 두께를 추출하는 광학 기술을 말하며, 이러한 측정방법을 이용하는 장비를 분광 타원해석기(Spectroscopic Ellipsometer)라고 한다.Among them, the spectroscopic elliptical analysis technique measures the change in the polarization state of reflected or transmitted light from the polarized light at an angle (eg, the incident angle is about 70°) to the specimen, and obtains the parameters of the elliptic analyzer for each wavelength. By analyzing this, it refers to the optical technique of finding the optical properties of a specimen or extracting its thickness in the case of a thin film specimen, and the equipment using this measurement method is called a spectroscopic ellipsometer.
일반적으로 분광 타원해석기는 편광발생기와 편광분석기를 갖추어야 하고, 이 중 하나만을 회전시키는 경우, 이러한 타원해석기를 회전편광기형 (Rotating polarizer type) 분광 타원해석기 라고 부르는데 사용이 단순하여 타원해석기 분야에서 많이 사용되고 있다.In general, the spectroscopic ellipsometer requires a polarization generator and a polarization analyzer, and when only one of them is rotated, the ellipsoid analyzer is called a rotating polarizer type spectroscopic ellipsometer, and is simple to use, so it is widely used in the field of ellipsoid analyzers. have.
도 1을 참조하여 일반적인 회전편광기형 분광 타원해석기를 설명한다. 일반적인 회전편광기형 분광 타원해석기는 백색광원(10), 편광발생기(13), 편광 발생기측 모터(12), 편광분석기(15), 편광분석기측 모터(16), 분광검출기(17) 및 모터 구동장치인 모터 제어부(18, 19)로 구성된다. A general rotary polarizer type spectroscopic ellipse analyzer will be described with reference to FIG. 1. A general rotary polarizer type spectroscopic ellipsometer is a
상기 구성 중 편광발생기(13)를 회전시키면서 각 회전 위치에 따라 분광검출기(17)가 측정한 스펙트럼들로부터 타원해석기 변수인 편광상태 변화량(Δ와 Ψ)을 파장별로 산출할 수 있고, 상기 편광상태 변화량(Δ와 Ψ)을 분석하여 시편(S)에 대한 특징 정보를 추출한다.While rotating the
그러나 도 1에 도시된 회전편광기형 분광 타원해석기는 입사면 보정(calibration) 과정이 필요한 문제점과 광원이 지닌 부분 편광이 측정 오차를 유발한다는 문제점을 갖는다.However, the rotary polarizer-type spectroscopic ellipsometer shown in FIG. 1 has a problem that requires an incidence plane calibration process and a problem that partial polarization of the light source causes measurement errors.
도 2를 참조하여, 입사면 보정에 관한 문제점에 대하여 설명한다. 도 2는 도 1에서 시편(S)을 수직으로 세운 것을 나타낸다. Referring to Fig. 2, a description will be given of a problem with respect to the incident surface correction. FIG. 2 shows that the specimen S is vertically positioned in FIG. 1.
도 2는 빛이 시편에 들어오고 나가는 경로가 놓인 입사면(23)을 기준으로 편광발생기의 편광축(24)이 이루는 편광기 위치각(θP)과 편광분석기의 편광축(25)이 이루는 편광분석기 위치각(θA)을 나타내고 있다. FIG. 2 is a polarizer position angle (θ P ) of the
도 2에서 입사면(23)은 항상 시편(S) 표면에 수직이다. 따라서, 측정하는 시편(S)의 기울기에 따라 입사면(23)의 방향이 조금씩 달라지므로, 이 입사면(23)을 기준으로 측정해야 하는 편광기 위치각(θP)과 편광분석기 위치각(θA)은 그 값이 달라지게 된다. In Fig. 2, the
즉, 시편(S)이 0.1도 정도 기울어져도 육안이나 분광검출기(17)로는 시편의 기울기를 감지 할 수 없다. 따라서, 시편(S)의 작은 기울기를 찾아내어 편광발생기의 편광축(24)이 이루는 위치각(θP)과 편광분석기의 편광축(25)이 이루는 위치각(θA)을 보정하는 절차가 수행되어야 한다. 이러한 절차를 입사면 보정(calibration)이라고 한다.That is, even if the specimen S is inclined by about 0.1 degree, the inclination of the specimen cannot be detected by the naked eye or the
일반적으로 입사면 보정(calibration)은 다음과 같이 실시한다. In general, the incidence plane calibration is performed as follows.
도 2에서 입사면(23)을 중심으로 편광발생기(13)와 편광분석기(15)를 독립적으로 회전시키면서 회전 각도별로 타원해석기 변수인 Δ와 Ψ값을 수십번을 측정한다.In FIG. 2, while rotating the
상기 측정한 타원해석기 변수 Δ와 Ψ값은 입사면(23)을 중심으로 대칭성을 보이게 된다. 대칭점을 영점으로 잡고 도 1에 도시된 편광기측 위치센서(20)와 편광분석기측 위치센서(21) 값을 보정하는 작업을 입사면 보정(calibration)이라 한다.The measured elliptic analyzer parameters Δ and Ψ show symmetry around the
따라서, 이 보정 과정에서는 회전 각도별로 타원해석기 변수(Δ와 Ψ값)를 측정 하기 때문에 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다. 또한, 시편(S)의 특성에 따라 보정방법이 다르기 때문에 사용자가 시편(S) 특성에 따른 보정방법에 대한 지식을 갖고 있어야 한다. 뿐만 아니라, 이 보정과정 역시 실험적으로 측정하는 방법이므로 측정오차의 발생이 필연적이다.Therefore, in this correction process, since the ellipse interpreter variables (Δ and Ψ values) are measured for each rotation angle, there is a problem that it takes a lot of time. In addition, since the correction method is different according to the characteristics of the specimen S, the user must have knowledge of the correction method according to the characteristics of the specimen S. In addition, since this calibration process is also an experimental method, the occurrence of measurement errors is inevitable.
다음으로, 광원의 부분 편광에 의하여 발생하는 측정오차에 관하여 설명한다.Next, a measurement error caused by partial polarization of the light source will be described.
대부분의 광원에서 나오는 빛은 약간씩의 편광을 지니고 있는데, 이러한 편광을 부분편광이라 지칭한다. Light from most light sources has some polarization, which is called partial polarization.
도 1을 참조하여, 백색광원(10)에서 나온 빛이 특정 방향으로 약간의 편광이 있을 경우에 대해 설명한다. 회전편광기형 분광 타원해석기에서 편광발생기(13)가 회전을 하여 부분편광의 특정 방향을 지날 때는 편광발생기(13)를 통과한 빛이 밝아진다. 즉, 시편(S)에 입사하는 빛의 광량이 편광발생기(13)의 회전 위치에 따라 변하게 되므로, 이러한 현상은 측정오차를 초래한다.Referring to FIG. 1, a case in which light emitted from the
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 입사면 보정 과정이 필요 없는 동시 회전형 분광 타원해석기를 제공하고, 편광발생기와 편광분석기가 동시에 회전하더라도 광원이 지닌 편광과 분광검출기가 지닌 편광감도에 의한 오차가 발생하지 않는 분광 타원해석기를 제공하고자 한다.The present invention provides a simultaneous rotation type spectroscopic ellipse analyzer that does not require an incidence plane correction process to solve the above-mentioned problems, and an error caused by polarization of the light source and polarization sensitivity of the spectrophotometer even when the polarization generator and the polarization analyzer rotate simultaneously. It is intended to provide a spectroscopic ellipsometer that does not occur.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by a person skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 실시예에 따른 분광 타원해석기는 광을 조사하는 광원; 편광된 광을 발생시키는 편광발생기; 시편에서 반사된 반사광을 분석하는 편광분석기; 상기 편광분석기를 통과한 상기 반사광의 편광 변화량을 검출하는 분광검출기; 상기 광원 및 상기 편광발생기를 동시에 회전시키는 제1 모터; 상기 편광분석기 및 상기 분광검출기를 동시에 회전시키는 제2 모터; 및 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터를 같은 각속도로 동시에 구동시키는 모터 제어부를 포함할 수 있다.The spectroscopic ellipsometer according to an embodiment of the present invention is a light source for irradiating light; A polarization generator that generates polarized light; A polarization analyzer for analyzing reflected light reflected from the specimen; A spectroscopic detector that detects a change in polarization of the reflected light that has passed through the polarization analyzer; A first motor that simultaneously rotates the light source and the polarization generator; A second motor for simultaneously rotating the polarization analyzer and the spectroscopic detector; And a motor control unit that simultaneously drives the first motor and the second motor at the same angular speed.
본 발명의 일 실시예에 따른 분광 타원해석기는 상기 광원, 상기 편광발생기 및 상기 제1 모터가 제1 모듈로 결합되고, 상기 편광분석기, 상기 분광검출기 및 상기 제2 모터가 제2 모듈로 결합된 것을 특징으로 할 수 있다.In the spectroscopic ellipsometer according to an embodiment of the present invention, the light source, the polarization generator and the first motor are combined in a first module, and the polarization analyzer, the spectroscopic detector and the second motor are combined in a second module. It can be characterized by.
본 발명의 일 실시예에 따른 분광 타원해석기의 상기 제1 모듈은 상기 광원에서 나온 빛을 균질하게 하는 디퓨저를 더 포함할 수 있다.The first module of the spectroscopic ellipsometer according to an embodiment of the present invention may further include a diffuser for homogenizing the light emitted from the light source.
본 발명의 일 실시예에 따른 분광 타원해석기는 상기 제1 모듈 또는 상기 제2 모듈의 회전 방향을 감지하는 방향센서를 더 포함할 수 있다.The spectroscopic elliptical analyzer according to an embodiment of the present invention may further include a direction sensor that detects a rotation direction of the first module or the second module.
본 발명의 일 실시예에 따른 분광 타원해석기는 상기 제1 모듈과 광원 전원장치 사이를 연결하는 전기 공급선을 더 포함하고, 상기 전기 공급선은 상기 제1 모듈의 회전에 의하여 선 꼬임이 발생하지 않도록 일체형 연결선인 것을 특징으로 할 수 있다.The spectroscopic elliptic analyzer according to an embodiment of the present invention further includes an electrical supply line connecting the first module and the light source power supply, and the electrical supply line is integrated so that line twist does not occur due to rotation of the first module. It can be characterized in that the connecting line.
본 발명의 일 실시예에 따른 분광 타원해석기는 상기 제2 모듈과 중앙 제어부를 연결하는 신호 추출선을 더 포함하고, 상기 신호 추출선은 상기 제2 모듈의 회전에 의하여 선 꼬임이 발생하지 않도록 일체형 연결선인 것을 특징으로 할 수 있다.The spectroscopic elliptic analyzer according to an embodiment of the present invention further includes a signal extraction line connecting the second module and the central control unit, and the signal extraction line is integrated so that line twist does not occur due to rotation of the second module. It can be characterized in that the connecting line.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 공급선 또는 신호 추출선은 꽈배기 모형인 것을 특징으로 할 수 있다.An electric supply line or a signal extraction line according to an embodiment of the present invention may be characterized in that it is a pretzel model.
본 발명의 일 실시예에 따른 분광 타원해석기에 의하면, 편광 발생기와 편광분석기가 동기화되어 회전하므로, 입사면 보정 과정을 필요로 하지 않는다.According to the spectroscopic ellipsometer according to an embodiment of the present invention, since the polarization generator and the polarization analyzer rotate in synchronization, an incidence plane correction process is not required.
또한, 본 발명은 소형광원이 편광을 지니고 있더라도 소형 광원과 편광발생기가 일체가 되어 회전하므로, 편광발생기를 통과한 선편광된 빛의 밝기는 항상 일정하며, 소형 광원이 지닌 편광이 전혀 오차를 발생시키지 않는다.In addition, since the small light source and the polarization generator rotate in one piece even if the small light source has polarization, the brightness of the linearly polarized light passing through the polarization generator is always constant, and the polarization of the small light source does not generate any error at all. Does not.
본 발명의 일 실시예에 따른 분광 타원해석기는 편광분석기와 소형 분광 검출기에 입사하는 빛의 편광방향은 항상 같은 방향이다. 따라서, 분광검출기의 편광감도(Polarization Sensitivity)에 따른 검출오차가 전혀 없는 이점이 있다.The spectroscopic ellipsometer according to an embodiment of the present invention always has the same polarization direction of light incident on the polarization analyzer and the small spectroscopic detector. Therefore, there is an advantage that there is no detection error according to the polarization sensitivity of the spectroscopic detector.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 종래의 회전편광기형 분광 타원해석기를 나타낸다.
도 2는 종래의 회전편광기형 분광 타원해석기 사용시, 수행하는 입사면 보정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분광 타원해석기를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분광 타원해석기를 나타내는 도면이다.1 shows a conventional rotary polarizer type spectroscopic ellipsometer.
2 is a view for explaining the incident surface correction performed when using a conventional rotary polarizer type spectroscopic ellipsometer.
3 is a view showing a spectroscopic elliptical analyzer according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a spectroscopic elliptical analyzer according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.The present invention can be applied to various changes and can have various embodiments, and specific embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, B, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. The term and/or includes a combination of a plurality of related description items or any one of a plurality of related description items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급될 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When a component is said to be "connected" to or "connected" to another component, it should be understood that other components may be directly connected to, or connected to, other components. something to do. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that no other component exists in the middle.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, terms such as “include” or “have” are intended to indicate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, and that one or more other features are present. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms, such as those defined in a commonly used dictionary, should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. Throughout the specification and claims, when a part includes a certain component, this means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분광 타원해석기를 나타내는 도면이다.3 is a view showing a spectroscopic elliptical analyzer according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 분광 타원해석기는 광원(210), 편광발생기(13), 편광분석기(15), 분광검출기(310), 모터 제어부(100)를 포함하는데, 광원(210) 및 편광발생기(13)는 제1 모터(12)에 의하여 동시에 회전하고, 편광분석기(15) 및 분광검출기(310)는 제2 모터(16)에 의하여 동시에 회전할 수 있다. The spectroscopic ellipsometer according to an embodiment of the present invention includes a
즉, 광원(210), 편광발생기(13) 및 제1 모터(12)가 결합하여 하나의 모듈을 구성하는데 본 발명에서는 제1 모듈(200)이라고 지칭한다. 또한, 편광분석기(15) 분광검출기(310) 및 제2 모터(16)가 결합하여 하나의 모듈을 구성하는데 본 발명에서는 제2 모듈(300)이라고 지칭한다. That is, the
본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어부(100)는 편광발생기(13) 측에 결합된 제1 모터(12)와 편광분석기(15) 측에 결합된 제2 모터(16)를 같은 각속도로 동시에 구동시킴으로써, 분광 타원해석기를 구성하는 모든 부품들이 동시에 같은 각속도로 회전할 수 있다.The
한편, 본 발명에서는 광원(210) 및 분광검출기(310)도 회전하기 때문에, 광원(210)은 소형램프로 구성되고, 분광검출기(310)는 소형으로 제작될 수 있다.On the other hand, in the present invention, since the
제1 모듈(200)에서 광원(210), 편광발생기(13) 및 제1 모터(12)가 결합하는 방식과 제2 모듈(300)에서 편광분석기(15), 분광검출기(310) 및 제2 모터(16)가 결합하는 방식을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.A method in which the
제1 모터(12)는 중공축 모터(240)로 구성되는데, 중공축 중심에 편광발생기(13)의 중심이 위치하고 제1 중공축 모터(240)의 일면에 편광발생기(13)가 배치되도록, 제1 중공축 모터(240)와 편광발생기(13)가 결합된다.The
그리고 제1 중공축 모터(240)의 타면에는 소형램프로 구성된 광원(210)이 배치되도록 결합되어 있어서, 제1 중공축 모터(240)가 회전하면 편광발생기(13)와 광원(210)도 동시에 회전하게 된다. And the other side of the first hollow shaft motor 240 is coupled so that the
제2 모터(16)도 중공축 모터(320)로 구성되는데, 중공축 중심에 편광분석기(15)의 중심이 위치하고 제2 중공축 모터(320)의 일면에 편광분석기(15)가 배치되도록, 제2 중공축 모터(320)와 편광분석기(15)가 결합된다.The
그리고 제2 중공축 모터(320)의 타면에는 분광검출기(310)가 배치되도록 결합되어 있어서, 제2 중공축 모터(320)가 회전하면 분광검출기(310)와 편광분석기(15)도 동시에 회전하게 된다. And the other side of the second hollow shaft motor 320 is coupled so that the
한편, 본 발명에 따르면 제1 중공축 모터(240)와 제2 중공축 모터(320)는 하나의 모터 제어부(100)에 의하여 제어되는데, 같은 각속도로 동시에 회전한다. On the other hand, according to the present invention, the first hollow shaft motor 240 and the second hollow shaft motor 320 are controlled by one
본 발명의 제1 모듈은 상기 광원에서 나온 빛을 균질하게 하는 디퓨저(220)를 더 포함할 수 있다. 디퓨저(220)는 빛을 균질하게 하여 회전에 따라 밝기 변화가 발생하지 않도록 한다.The first module of the present invention may further include a
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 분광 타원해석기와 같이, 분광 타원해석기를 구성하는 모든 부품들이 동시에 같은 각속도로 회전하지 않고 편광발생기와 편광분석기만 하나의 모터구동장치에 의해 같은 각속도로 동시에 회전하는 경우라면 아래와 같은 문제점이 발생할 수 있다. Meanwhile, like the spectroscopic ellipse analyzer according to an embodiment of the present invention, all components constituting the spectroscopic ellipse analyzer do not rotate at the same angular velocity at the same time, but only the polarization generator and the polarization analyzer rotate at the same angular velocity by one motor driving device. If you do, the following problems may occur.
편광발생기가 회전하고 있으므로 광원이 지닌 부분 편광은 측정 오차를 포함할 수 있다. 또한 편광분석기도 회전하기 때문에 또 다른 오차가 발생할 수 있다. 편광분석기를 통과한 선편광은 분광검출기에 입사하게 된다. 그런데 분광검출기는 밝기가 같은 빛이더라도 그 편광방향이 다르면 검출된 값이 달라지는 단점이 있다.Since the polarization generator is rotating, the partial polarization of the light source may include measurement errors. Also, because the polarization analyzer rotates, another error may occur. The linearly polarized light passing through the polarization analyzer enters the spectrophotometer. However, the spectroscopic detector has the disadvantage that the detected value is different when the polarization direction is different, even if the brightness is the same.
이를 검출기의 편광감도(Polarization Sensitivity)라고 한다. 이것은 측정값에 심각한 오차를 유발한다. 따라서, 광원이 가진 약간의 편광에 의한 오차와 분광검출기의 편광감도(Polarization Sensitivity)에 따른 검출오차를 모두 줄여야 한다.This is called the polarization sensitivity of the detector. This causes serious errors in the measured values. Therefore, it is necessary to reduce both the error due to the slight polarization of the light source and the detection error according to the polarization sensitivity of the spectroscopic detector.
따라서, 본 발명은 광원이 가진 편광에 의한 오차와 분광검출기의 편광감도에 따른 검출오차를 제거하면서 입사면 보정 과정이 필요 없는 동시 회전형 분광 타원해석기를 제공할 수 있다.Therefore, the present invention can provide a simultaneous rotational type spectroscopic ellipsometer that does not require an incident surface correction process while removing errors due to polarization of the light source and detection errors due to polarization sensitivity of the spectrophotometer.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분광 타원해석기를 나타내는 도면이다. 4 is a view showing a spectroscopic elliptical analyzer according to another embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 분광 타원 해석기는 편광 발생기측의 제1 모듈(200)과 편광 분석기측의 제2 모듈(300)이 회전하기 때문에, 제1 모듈(200)과 광원 전원장치(11) 사이를 연결하는 전기 공급선(410)과 제2 모듈(300)과 중앙 제어부(22)를 연결하는 신호 추출선(420)이 꼬일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 제어부(22)는 컴퓨터를 포함할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.The spectroscopic ellipse analyzer according to the present invention is connected between the
따라서, 상기 전기 공급선(410)과 신호 추출선(420)은 회전에 따른 꼬임 파손을 방지하기 위해 유연성을 지닌 꽈배기형태로 제작될 수 있다.Therefore, the
그러나, 분광 타원해석기가 계속 한 방향으로 회전을 하면 선 꼬임에 의해 전기 공급선(410)과 신호 추출선(420)이 파손이 될 수 있다. 따라서 방향센서(230)가 측정할 때마다 회전 방향을 감지하여 매 1회 측정 후에는, 분광 타원해석기의 회전 방향이 반대가 되도록 설정되어 선 꼬임을 방지할 수 있다. However, if the spectroscopic ellipsometer continues to rotate in one direction, the
광원(210)을 구성하는 소형램프로는 LED나 할로겐 램프가 사용될 수 있고, 분광검출기(310)로는 최근 드론 비행용으로 개발된 100g 미만의 경량형 분광검출기가 사용될 수 있다.As a small lamp constituting the
종합하면, 소형램프에서 나온 백색광은 편광발생기를 통과하면서 선편광이 되고, 이 선편광은 시편(S)에서 반사되면서 편광특성이 변하여 일반적으로 타원편광이 된다. In summary, the white light from the small lamp becomes linearly polarized light as it passes through the polarization generator, and this linearly polarized light is reflected by the specimen (S) and the polarization characteristics change, and thus it becomes generally elliptical polarized light.
이 타원편광의 방향성분 중 편광분석기의 편광축과 같은 방향 성분만 편광분석기를 통과하여 편광분석기와 결합된 소형 분광검출기에 의해 그 밝기가 검출이 된다. Of the directional components of the elliptical polarization, only the directional component, such as the polarization axis of the polarization analyzer, passes through the polarization analyzer, and its brightness is detected by a small spectrometer coupled with the polarization analyzer.
소형램프, 편광발생기, 편광분석기, 소형 분광검출기가 동시에 같은 각속도로 회전하기 때문에 시편에 입사하는 편광은 그 편광방향이 회전을 하게 된다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 분광 타원해석기는 광원의 부분편광에 따른 오차와 분광검출기의 편광민감도에 의한 오차를 제거하여 시편에 대한 다양한 편광정보를 정확하게 측정할 수 있다.Since a small lamp, a polarization generator, a polarization analyzer, and a small spectroscopic detector simultaneously rotate at the same angular velocity, the polarization direction of the polarization incident on the specimen rotates. Therefore, the spectroscopic ellipsometer according to an embodiment of the present invention can accurately measure various polarization information about the specimen by removing errors due to partial polarization of the light source and errors due to polarization sensitivity of the spectroscopic detector.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the claims below, and all technical spirits within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
10 : 백색 광원
11 : 광원 전원장치
12 : 제1 모터
13 : 편광발생기
14 : 시편 장착대
15 : 편광분석기
16 : 제2 모터
17 : 분광검출기
18 : 제1 모터 제어부, 19 : 제2 모터 제어부
20 : 편광기측 위치센서, 21 : 편광분석기측 위치센서
22 : 중앙 제어부
23 : 입사면
24 : 편광발생기의 편광축
25 : 편광분석기의 편광축
100 : 모터 제어부
200 : 제1 모듈
210 : 광원
220 : 디퓨저
230 : 방향센서
240: 제1 중공축 모터, 320 : 제2 중공축 모터
300 : 제2 모듈
310 : 분광검출기
410 : 전기 공급선, 420 : 신호 추출선10: white light source
11: Light source power supply
12: first motor
13: polarization generator
14: specimen mounting
15: polarization analyzer
16: second motor
17: spectroscopic detector
18: first motor control unit, 19: second motor control unit
20: position sensor on the polarizer side, 21: position sensor on the polarizer side
22: central control
23: incident surface
24: polarization axis of the polarization generator
25: polarization axis of the polarization analyzer
100: motor control
200: first module
210: light source
220: diffuser
230: Direction sensor
240: first hollow shaft motor, 320: second hollow shaft motor
300: second module
310: spectroscopic detector
410: electricity supply line, 420: signal extraction line
Claims (6)
편광된 광을 발생시키는 편광발생기;
시편에서 반사된 반사광을 분석하는 편광분석기;
상기 편광분석기를 통과한 상기 반사광의 편광 변화량을 검출하는 분광검출기;
상기 광원 및 상기 편광발생기를 동시에 회전시키는 제1 모터;
상기 편광분석기 및 상기 분광검출기를 동시에 회전시키는 제2 모터; 및
상기 제1 모터 및 상기 제2 모터를 같은 각속도로 동시에 구동시키는 모터 제어부;를 포함하고,
상기 광원, 상기 편광발생기 및 상기 제1 모터가 제1 모듈로 결합되고,
상기 편광분석기, 상기 분광검출기 및 상기 제2 모터가 제2 모듈로 결합된 것을 특징으로 하는 분광 타원해석기.A light source that irradiates light;
A polarization generator that generates polarized light;
A polarization analyzer for analyzing reflected light reflected from the specimen;
A spectroscopic detector that detects a change in polarization of the reflected light that has passed through the polarization analyzer;
A first motor that simultaneously rotates the light source and the polarization generator;
A second motor for simultaneously rotating the polarization analyzer and the spectroscopic detector; And
Includes; a motor control unit for simultaneously driving the first motor and the second motor at the same angular speed;
The light source, the polarization generator and the first motor are coupled to the first module,
The spectroscopic analyzer, characterized in that the polarization analyzer, the spectroscopic detector and the second motor are combined into a second module.
상기 제1 모듈은 상기 광원에서 나온 빛을 균질하게 하는 디퓨저를 더 포함하는 분광 타원해석기.According to claim 1,
The first module is a spectroscopic ellipsometer further comprising a diffuser to homogenize the light from the light source.
상기 제1 모듈 또는 상기 제2 모듈의 회전 방향을 감지하는 방향센서를 더 포함하는 분광 타원해석기.According to claim 1,
A spectroscopic elliptic analyzer further comprising a direction sensor for sensing the rotational direction of the first module or the second module.
상기 제1 모듈과 광원 전원장치 사이를 연결하는 전기 공급선을 더 포함하고,
상기 전기 공급선은 상기 제1 모듈의 회전에 의하여 선 꼬임이 발생하지 않도록 일체형 연결선인 것을 특징으로 하는 분광 타원해석기.According to claim 1,
Further comprising an electrical supply line connecting the first module and the light source power supply,
The electricity supply line is a spectroscopic ellipsoidal analyzer, characterized in that the wire is not a twist due to the rotation of the first module is an integral connection line.
상기 제2 모듈과 중앙 제어부를 연결하는 신호 추출선을 더 포함하고,
상기 신호 추출선은 상기 제2 모듈의 회전에 의하여 선 꼬임이 발생하지 않도록 일체형 연결선인 것을 특징으로 하는 분광 타원해석기.According to claim 1,
Further comprising a signal extraction line connecting the second module and the central control unit,
The signal extraction line is a spectroscopic ellipsoidal analyzer, characterized in that it is an integral connecting line so that no twisting occurs due to the rotation of the second module.
상기 전기 공급선 또는 상기 신호 추출선은 꽈배기 모형인 것을 특징으로 하는 분광 타원해석기.
The method of claim 4 or 5,
The electric supply line or the signal extraction line is a spectroscopic ellipse analyzer, characterized in that the pretzel model.
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| CN114371151A (en) * | 2020-10-15 | 2022-04-19 | 深圳莱宝高科技股份有限公司 | Transmittance testing method and transmittance testing system |
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