저결맞음 간섭계를 이용한 대면적 복잡 형상 측정

Abstract

최근 마이크로 전자부품들의 형상이 크기나 재질, 거칠기, 모양에서 다양한 특징들을 보이고 있고, 품질 및 공정관리를 위해 검사 및 측정 측면에서 상당한 어려움을 겪고 있다. 이러한 복잡한 패턴을 보이는 대상에 대해 3 차원 형상측정을 통해서 여러 가지의 광학적 검사를 수행하고 특히 본 연구에서 제안한 저결맞음 간섭계를 이용하여 형상의 단차가 서브미크론에서 수백 미크론의 범위를 갖는 대상에 대해서 측정을 수행하였다. 또한 복잡한 패턴의 갖는 형상이 박막을 가지고 있을때, 푸리에 변환을 통해서 수 나노미터 수준의 정밀도로 박막의 두께 형상을 측정하였다. 실리콘 웨이퍼상에 박막과 솔더 범프가 있는 다양한 측정대상에 대해서 실험을 수행하였다. 저결맞음 간섭계는 트와이만-그린 간섭계를 기본으로 하고 조명 시스템은 낮은 조명 개구수 갖고, 대면적 형상측정과 거친 표면을 측정하기 위해서 높은 조명 효율을 갖도록 설계되었다. 거친 표면을 측정하기 위해서 스패클문제를 극복하기 위한 연구를 수행하였다. 알고리즘 측면에서는 메모리 소비가 작고 고속측정에 적합한 도심 알고리즘을 적용하였고 이러한 알고리즘은 MMX 기술을 이용해 구현 하였다. 실험을 통해서 대면적을 복잡형상 측정을 성공적으로 수행하였고 반복능 또한 0.2 $\um$ 임을 확인 하였다.