A. 현미경을 이용한 두께 측정(Thickness measurement with microscope)

작은 스폿 필름 두께  측정은 일반적으로 NA(개구수)가 낮은 현미경 대물렌즈를 사용하여 수행됩니다. 대부분의 표준 현미경은 높은 NA 대물렌즈를 사용합니다. 즉, 더 큰 원뿔 각도의 빛이 샘플에 닿습니다. High-NA 대물렌즈는 더 높은 해상도, 더 나은 빛 수집 등 많은 장점을 가지고 있습니다. 그러나 목표가 필름 두께를 측정하는 것이라면 몇 가지 중요한 단점이 있습니다.

B. 높은 NA 목표 문제(High-NA objectives problem)

가장 심각한 문제는 막 두께를 결정하는 데 사용되는 간섭계 신호의 대비가 감소하는 것입니다. NA가 높은 대물렌즈에서는 광선이 필름에서 서로 다른 각도로 굴절되므로(그림 1 참조), 결과적으로 필름 재료에서 서로 다른 길이의 경로를 갖게 됩니다. 이는 서로 다른 위상차가 있음을 의미합니다. 서로 다른 광선이 결합되고 위상이 검출기에 중첩되면 보강 간섭 피크/밸리 사이의 대비가 감소합니다. 이 효과의 심각도는 특정 필름 스택과 NA에 따라 다릅니다. 그러나 일반적으로 두께가 두꺼울수록 효과가 증가합니다.

C. NA가 두께 측정에 미치는 영향

그 효과는 Si 산화물 측정의 예에서 쉽게 확인할 수 있습니다. 200nm 산화물에 대한 UVVis 반사 스펙트럼(200-1000nm)의 시뮬레이션이 그림 2에 나와 있습니다. NA가 증가함에 따라 스펙트럼이 점진적으로 저하되는 것을 보여줍니다. 그러나 변경 사항이 적고 쉽게 수정할 수 있습니다. 그러나 2000nm 산화물에 대한 동일한 시뮬레이션(그림 3)은 NA의 더 중요한 효과를 보여줍니다.

D. 해결 방법이 무엇입니까 ? 

TFCompanion 소프트웨어에는 높은 NA 효과를 수정하는 옵션이 있습니다(그림 4). 그러나 다른 아티팩트(산란, 두께 불균일 등)로 인해 간섭 신호가 이미 약화된 경우 NA 효과로 인해 간섭 줄무늬가 실질적으로 사라질 수 있으며 이 경우 소프트웨어 수정이 도움이 될 수 없습니다. 목표 사용은 애플리케이션 요구 사항에 따라 평가되어야 합니다. 가능하다면 항상 낮은 NA 대물렌즈를 사용하는 것이 좋습니다. 낮은 NA(이상적으로 NA < 0.5)는 실제로 모든 응용 분야에서 측정된 스펙트럼에 매우 작은 영향을 미칩니다.

E. MProbe 40 MSP 시스템m은 NA<0.55인 장거리 작동 거리 대물렌즈를 사용합니다. 이는 실질적으로 모든 필름 스택에 대해 측정된 신호의 저하를 최소화합니다. 또한 작동 거리가 길어 저배율 대물렌즈로 전환하지 않고도 측정 위치로 이동하기가 더 편리합니다.

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